3.241
Arşivlenen Tez
2
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Cognitive decision investigation with combined eeg gamma oscillations and eye-tracking (EOG)
With the progress in technology, the integration of neuroscience and sensory has assumed a very crucial role in discovering or unraveling cognitive functions. This thesis explores how EEG gamma oscillations and EOG eye tracking signals relate to cognitive decisions. Cognitive decision making, which encompasses attention, memory, and problem-solving abilities, is inherent in human functioning and hence grasping cognition enhances several fields including psychology, neuroscience, decision-making theories, among others. The study builds on the EEGEyeNet dataset to understand the coupling between the EEG activity and eye movements in decision making tasks, for 356 subjects in total. The contribution of high frequency gamma oscillations to saccadic eye movements is therefore investigated using additional EEG and EOG analysis techniques such as CPSD and phase space analysis. The findings clearly show that at a lower frequency bands, the results are partially in line with the assumption that EEG and EOG activity is partially coordinated to the extent of decision-making task, while at high frequency bands, the EEG and EOG signals are partially asynchronous. This could suggest that this independence is the result of dissociated cognitive and neural substrates that control brain function and eye motion during processes that involve decision-making. The overall conclusions of this thesis help to advance the knowledge of how EEG and EOG signals can be combined for the investigation of cognitive decision-making processes. The study equally provides evidence towards the pliability and possibility of integrating these together for analysis of the neurological drivers of decision making while at the same time creating further research suggestions grounded on the accomplishment of achieving a blend of multiple physiological data feeds. Which could in turn bring about better cognitive models and better methods of rectifying poor decision making. It is hoped that this study will serve as a useful resource for other scholars from cognitive psychology, neuroscience, and human computer interaction where it may help advance studies on brain processes related to eye movement and decision making. Keywords: EEG, EOG, cognitive decision-making, gamma oscillations, eye-tracking
Intelligent health monitoring in 6G networks: Machine learning-enhanced VLC-based medical body sensor networks
Recent advancements in Artificial Intelligence (AI)-enabled wireless communication are accelerating the adoption of Sixth Generation (6G) technologies in critical environments such as hospitals, where traditional Radio Frequency (RF) systems face limitations due to electromagnetic interference concerns. Visible Light Communication (VLC), which utilizes existing LED-based lighting infrastructure, offers the dual advantage of high-speed data transmission and reduced electromagnetic interference (EMI). However, patient movement within clinical environments introduces considerable variability in signal reception and alters channel characteristics dynamically. This research introduces an innovative methodology that merges site-specific ray tracing with Machine Learning (ML) techniques to model VLC-based Medical Body Sensor Network (MBSN) channels across different hospital scenarios. The first contribution involves implementing a Q-learning-driven adaptive modulation algorithm capable of maintaining target symbol error rates (SER) in real time without requiring prior environmental data. The second component involves designing a Long Short-Term Memory (LSTM) model to estimate path loss and Root Mean Square (RMS) delay spread under time-varying hospital conditions. The third contribution presents a comprehensive ML-based position estimation framework that evaluates six different algorithms—Linear Regression, Support Vector Regression, K-Nearest Neighbors, Multilayer Perceptron (MLP), LSTM, and Gated Recurrent Units—for accurate patient localization. To date, this appears to be the first study that integrates ray-traced Channel Impulse Response (CIR) modeling with ML-driven analysis in medical environments. Simulation findings indicate that the Q-learning model reliably meets SER targets, with spectral efficiency (SE) performing close to optimal at near-threshold conditions. Additionally, the LSTM-based predictions reveal that in the Intensive Care Unit (ICU) scenario, the sensor at position D1 produces the largest Root Mean Square Error (RMSE) for both path loss (1.6797 dB) and RMS delay spread (1.0567 ns). Conversely, in the Family-Type Patient Room (FTPR), sensor D3 yields the highest RMSE for path loss (1.0652 dB) and delay spread (0.7657 ns), confirming strong predictive performance under realistic operational conditions. For position estimation, MLP emerges as the optimal architecture, achieving sub-meter accuracy of 58.6 cm for combined D1-D2-D3 sensor configurations in FTPR, with individual sensors yielding 63.5 cm (D1), 75.0 cm (D2), and 73.1 cm (D3), while in the more complex ICU environment, MLP maintains acceptable precision of 217.1 cm for D1-D2-D3, with paired configurations achieving 202.1 cm (D1-D2) and 216.3 cm (D1-D3), all while offering 35-48% reduction in computational requirements and 37-89% faster hyperparameter optimization compared to sequential models, making it the most practical solution for real-time patient tracking in healthcare facilities.
İç ortam çok kullanıcılı VLC sistemlerde tek katmanlı RSMA performans analizi
Visible Light Communication (VLC) has emerged as a promising complement to traditional radio-frequency (RF) wireless technologies, particularly for high-capacity indoor networks. However, the dense deployment of users and luminaries in indoor environments introduces significant interference and resource management challenges. Rate-Splitting Multiple Access (RSMA) has recently been advocated as a robust multiple access paradigm capable of managing interference and enhancing spectral efficiency, yet its potential in realistic VLC scenarios remains underexplored. This thesis investigates the applicability and performance of one-layer RSMA in downlink multi-user MISO VLC systems under practical hardware constraints. A physically accurate Lambertian line-of-sight (LOS) channel model is adopted, explicitly considering LED current linearity and illumination requirements. The joint precoder and power allocation problem is formulated and solved using numerical optimization, with two simulation frameworks: (i) a random user placement configuration benchmarking RSMA against power-domain NOMA (PD-NOMA) under varying transmit powers and user loads, and (ii) a spatial sensitivity analysis mapping spectral efficiency with respect to user locations. Comprehensive simulation results demonstrate that RSMA consistently outperforms PD-NOMA across all evaluated user densities and power budgets. At low optical power, RSMA yields relative spectral efficiency gains up to 50% for two users and over 300% for seven users; at higher power, substantial improvements persist, especially for denser deployments. Detailed analyses reveal the impact of optical transmit power, user density, spatial distribution, and optical hardware parameters on system performance. Spatial heatmap analyses further highlight the significance of user placement and luminaire geometry in practical VLC deployments. The findings confirm RSMA as a flexible and effective multiple access strategy for next-generation indoor VLC systems, with substantial gains under realistic constraints. Future work should address channel uncertainty, non-line-of-sight conditions, experimental validation, and the integration of machine learning for adaptive resource management.
Akuaponik sistemlerde uv filtrelerin etkisinin görüntü işleme yöntemi ile incelenmesi
Son yıllarda dünya nüfusunda yüksek artış görülmektedir. Dünyadaki nüfusun giderek artması ile su, gıda ve fosil yakıtların tüketimi artarak toprak bozulmalarına neden olmaktadır. Bu durumlar daha az su ve enerji kullanılarak sürdürülebilir gıda üretiminin önemini artırmaktadır. Hava kirliliğinin de etkisi ile toprakta meydana gelen bozulmalar artan insan nüfusunun arz talep dengesini karşılayayamamaktadır. Tatlı su ortamlarında yapılan balık üretimi de arz talep dengesinin sağlanması açısından yapılan çalışmalardan bir tanesidir. Tatlı su alanlarının sınırlı olmasından dolayı birim alandan en yüksek verim elde edilecek şekilde çalışmalar yapılmaktadır. Akuaponik sistemler gelecekteki bitki ve sebze üretiminde su tüketiminin azaltılması ve alandan tasarruf amacıyla geliştirilmeye ihtiyaç duyulan sistemlerdir. Bu sistemlerden en etkili biçimde yararlanabilmek amacıyla bu tez çalışması yapılmıştır. Bu çalışmada balık bitki birlikteliği ile oluşan kapalı ortam yetiştiriciliği olan akuaponik bir sistem kurulmuştur. Kapalı ortamda oluşturulan bu akuaponik sistemde bitki gelişimleri için yapay bir aydınlatma sistemi kurulumu yapılmıştır. Uv filtre kullanarak ve pompa hızı değişkenliği ile balık ve bitki gelişimi üzerindeki etkiler araştırılmıştır. Çalışmada UV konumunun değişkenlik gösterdiği ve UV kullanılmayan durum olarak üç adet akuaponik sistem kurulumu yapılarak analizler yapılmıştır. Gerekli yazılımlar geliştirilerek bitki ve balık gelişiminde görüntü işleme metodu kullanılmıştır. Akuaponikte yetiştirilen bitki ve balıklar için ayrı kod yazılımı geliştirilmiştir. Görüntü işleme metodu kullanılarak bitki ve balıkların gelişimleri incelenmiştir. Sonrasında kurulan sistemler arası karşılaştırmalar yapılmıştır.
Derin öğrenme ile çam kese böceği yuvası tespit edebilen ilaçlama dronu geliştirilmesi
Çam kese böceği, (Thaumetopoea pityocampa ve Thaumetopoea wilkinsoni) özellikle Orta Doğu, Orta ve Güney Avrupa ve Kuzey Afrika'da ormanları tehdit eden önemli zararlı türlerinden biridir. Ülkemizde de Akdeniz, Ege, Marmara ve Karadeniz bölgelerinde bulunan bu zararlı, iğne yapraklı ağaçların ibrelerini yiyerek beslenir. Ağaçların ibrelerinin azalması konakçısı oldukları ağaçların çap, boy ve hacim olarak büyümesini yavaşlatarak ağacın hastalıklara açık hale gelmesine ve ağacın ekonomik değerini kaybetmesine yol açmaktadır. Ayrıca, bu böcekler alerjen etkisi sebebiyle insanlara ve diğer canlılara zarar verebilmektedir. Ülkemizdeki ormanların yarıdan fazlasının iğne yapraklı türlerden oluştuğu için çam kese böceğinin orman yangınlarından daha fazla ormanlara zarar verdiği saptanmıştır. Bu kapsamda, çam kese böceği larvalarının yer aldığı keseleri drone vasıtasıyla havadan tespit ederek ilaçlamayı hedefleyen bir mücadele aracı geliştirilmiştir. Bu sayede, tüm ağacı ilaçlayarak oluşabilecek ekolojik ve maddi zararlar sadece hedef bölgenin ilaçlanmasıyla minimuma indirilmiştir. Yapılan çalışmada, görüntüleri alabilmek için özel tasarım drone üzerine yerleştirilmiş bir kamera ve ilaçlama işlevini yerine getirecek bir sıvı püskürtme sistemi yer almaktadır. Görüntüler üzerindeki keseleri tespit etmek için derin öğrenme tekniğinden faydalanılmıştır. YOLOv7 ağı kullanılarak, daha önceden oluşturulmuş veri setinin eğitim ve test işlemleri gerçekleştirilmiştir. Çam keselerini bulmada mAP@0.5 başarı metriği %92.5 olarak tespit edilmiştir. Tespit edilen çam keselerinin içerisinde bulunan çam kese böceği larvalarının imhasında biyopestisit kategorisinde yer alan bir fungus türü kullanılmıştır.
Fırçasız doğru akım motorunun kontrolünde kullanılan dinamik kontrol yöntemlerinin kontrol başarımlarının karşılaştırılması
Bu çalışmada özellikle elektrikli araçlarda kullanılmak için tasarlanan kalıcı mıknatıslı fırçasız doğru akım motoru (FDAM) için bir çalışma yapılmıştır. Yapılan literatür taramasına göre FDAM'nin elektrikli araçlar üzerinde daha önceden kullanıldığı görülmüştür. Bu tür kullanımlarda motorun hangi yöntemlerle kontrol edildiği görülmüş ve incelenmiştir. Literatürde motoru kontrol edebilmek için başta sürücü devre ile beraber alan yönlendirmeli kontrol (AYK) ve doğrudan moment kontrolü (DMK) gibi yöntemler kullanılmıştır. Kontrol yöntemlerinden alan etkili konum algılayıcılı PI kontrolcülü FDAM kontrolü, akım kontrolcülü FDAM kontrolü, AYK yöntemli kontrol ve DMK yöntemli kontrol yöntemleri MATLAB/Simulink benzetim ortamında modellenmiş ve çalıştırılmıştır. Her kontrol yönteminin geçici durumlardaki hız hatalarına bakılmıştır. Benzetim ortamında yapılan simülasyonlara göre alan etkili konum algılayıcılı PI kontrolcülü yöntemin hız hatalarının çok yüksek olduğu ve yük momentine bağlı olarak kararsız çalıştığı anlaşılmıştır. Ancak DMK yöntemi geçici durumlardaki hatayı sıfırlayabilme performansının diğerlerine göre daha iyi olduğu görülmüştür. Bu sonuçlara göre DMK yönteminin elektrikli araç uygulamalarında hareket kabiliyetini kazandıran FDAM'lerde kullanılmasının çok daha verimli olduğu anlaşılmıştır.
İklimlendirme sistemlerinde kullanılan fan yükü uygulamaları için GMSM sürücü tasarımı
Gömülü mıknatıslı senkron motorlar (GMSM), endüstriyel ve otomotiv sektöründeki HVAC (Isıtma, havalandırma ve iklimlendirme), fan ve pompa motorlarında yaygın bir şekilde kullanılmaktadırlar. Gelişen yazılım ve donanım teknolojileri ile birlikte GMSM'ların verimlerini artırmak üzere birçok çalışma yapılmaktadır. Çalışmalar sonucunda GMSM'un kontrolünde alan yönlendirmeli kontrol (AYK) ve doğrudan moment kontrolünün (DMK) yaygın bir şekilde kullanıldığı görülmüştür. Eviricilerdeki yüksek anahtarlama frekansına sahip yarıiletken güç anahtarları farklı darbe genişlik modülasyonları (DGM) kullanılarak kontrol edilmektedir. Bu tez çalışmasında, üç fazlı evirici tarafından beslenen GMSM'un fan yükünde alan yönlendirmeli kontrolü gerçekleştirilmiştir. Üç fazlı eviriciyi kontrol etmek için uzay vektör darbe genişlik modülasyonu (UVDGM) yöntemi kullanılmıştır. Uygulama çalışmalarında STM32F031 mikrodenetleyicisi kullanılmıştır. GMSM'na bağlı eksenel fanın tepkisini incelemek için deney düzeneği gerçekleştirilmiştir. GMSM sürücüsü üzerinde zıt elektromanyetik kuvvet (EMK) algılama devresinde çalışmalar yapılarak 4.2V değerine kadar anlık gerilim yükselmeleri mevcut devre iyileştirilerek gerilim yükselmeleri 3.6V'u geçmediği gözlemlenmiştir.
Manyetik pozisyon sensörlü scara robotunun modellenmesi ve manyetik pozisyon sensörünün analizi
Bu tez çalışmasının amacı, manyetik pozisyon sensörüyle donatılmış bir enkoderin geliştirilmesi ve geliştirilen enkoderin 3 eksenli bir SCARA robotu üzerine entegre edilmesidir. Çalışma kapsamında 12-bit çözünürlüğe sahip bir manyetik enkoderin tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan enkoderin, yine tez kapsamında geliştirilen SCARA robotu üzerinde uygulanan deneyler ile robotik uygulamalarında kullanımı analiz edilmiştir. Manyetik enkoder ve SCARA robotu kontrolcüsünün baskı devre tasarımları, Altium tasarım programı üzerinden gerçekleştirilmiştir. Kullanılan manyetik enkoderlerden, motor milleri üzerine yerleştirilen mıknatıslar aracılığıyla algılama yapılarak pozisyon verileri elde edilmiştir. Elde edilen pozisyon verilerinin farklı motor hızları, farklı sürücü çözünürlüklerindeki doğruluğu analiz edilmiştir. Sürücü sıcaklığının, robot eklemlerinde yer alan step motor performanslarına etkisi incelenmiştir. Ayrıca sensör ve motor mili üzerine yerleştirilen mıknatıs arasındaki mesafenin, pozisyon hatalarına karşı gösterdiği etki incelenmiştir. Yazılım algoritmasındaki işleyişin oluşturabileceği sorunlar deneysel yollar ile gözlemlenerek algoritma doğruluğu test edilmiştir. Yapılan çeşitli deneyler sonucunda manyetik pozisyon sensörlerinin robotik uygulamalarda hassas pozisyonlamada kullanılabileceği gözlemlenmiştir. Ancak, robot sisteminin tasarımı sırasında sensör ile donatılmış enkoder parametrelerinin, yerleşiminin ve dış etkenlere bağlı olarak değişebilecek hassasiyetinin dikkate alınması gerektiği sonucuna varılmıştır.
SiC tabanlı çift aktif köprü çeviricilerin sebep olduğu elektromanyetik girişim analizi ve bastırılması
Çift aktif köprü (ÇAK) DC/DC çeviricisi devresi elektrikli araç ve mikro şebeke teknolojilerinde çokça kullanılan çift taraflı enerji iletimi yapan çeviricilerdir. Mikro şebeke sistemlerinin yaygınlığının yanı sıra elektrikli araçlar ve bu araçların üzerindeki bataryaların çeşitlerinin artması ile birlikte DAB devrelerinin de önemi artmasının yanı sıra yeterli hacmin olmadığı elektrikli araçlarda bu tip çeviricilerin yüksek güç yoğunluğunda çalışması beklenmektedir. Güç yoğunluğunu yükseltmenin en iyi yollarında birisi anahtarlama frekansını artırmaktır. Ancak bu yöntem DAB devresinin sebep olacağı elektromanyetik girişimi (EMG-EMI) artırır. Bu tez çalışmasında SiC MOSFET tabanlı DAB devresi üzerinde uygulanabilen faz kaydırma yöntemleri ve bu yöntemlerin EMI değişimlerine etkisi değerlendirilmiştir. 1000W güç çıkışlarında çalışabilen SiC tabanlı DAB devre prototipi tasarlanmış ve geliştirilmiştir. Anahtarlama frekansı kHz olarak belirlenerek kaçak endüktans değeri 25µH olarak sabit kılınmıştır. Bu noktadan sonra devre SPS yöntemi ile belirli faz kayma oranları ile çalıştırılmış ve EMI sonuçları gürültü bileşenlerine ayrılarak kaydedilmiştir. Daha sonra faz kaydırma yöntemi değiştirilerek 1189 farklı yöntem içerisinde verimliliği değişmeyen ancak daha düşük EMI sonuçları veren faz kaydırma yöntemleri keşfedilmiştir. Devrenin DPS yöntemiyle çalıştırıldığında SPS yöntemindeki gibi %90 verimlilikte çalışırken SPS yönteminden 7dBuV daha az iletimle yayılım yaptığı gösterilmiştir. Faz kaydırma yöntemleri benzetim programları ve deneysel sistemle incelenerek sonuçlar gösterilmiştir. Böylece donanımsal bir eklenti yapmadan kaynağında yazılımsal değişiklik yaparak aynı verimlilikte devrenin EMI değerlerinin bastırıldığı gösterilmiştir.
Görüntü işleme temelli ısı haritaları kullanılarak laboratuvar koşullarında sera zararlılarının farklı tıbbi aromatik yağ kokularına göre davranış analizi
Seralarda zararlı olan böcekler üzerine yapılan çalışmalarda, çeşitli mücadele yöntemleri ve teknolojiler kullanılmaktadır. Bu çalışmada seralardaki zararlılara karşı ultrasonik levitasyon temelli yeni bir mücadele yöntemi geliştirilmiştir. Tıbbi aromatik yağ kokusu yayan cihazın etkilerini incelemek için sera zararlısı domates güvesi Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae) ve patetes güvesi Phthorimaea operculella (Zeller) (Lepidoptera: Gelechiidae) yetiştirilmiştir. Koku yayma cihazı (volfüm), ultrasonik ses frekans ile yağ içerisine kavitasyon yaparak koku yayma özelliğine sahip bir cihazdır. Geliştirilen yöntem ile farklı tıbbi aromatik yağlardan elde edilen doğa dostu kaçırıcı kokuların sera içinde yayılarak, zararlıların sera içine gelmesi engellenmiştir. Çalışma için kurulan deney düzeneği kafesde, seralardaki zararlı böceklerle mücadele edilip, görüntü tabanlı böcek hareket tespiti yapılmıştır. Görüntü tabanlı takip yazılımı ile yayılan koku miktarına göre böceklerin kaçış yönü, yoğunluğu, hareketi ve yerinin tespiti için ısı haritaları yöntemi kullanılmıştır. Sonuç olarak zararlı böceklerin uçucu yağlardan etkilenme süreleri, sera zararlıları üzerindeki kaçırıcı etkisi ve koku farklılıklarına göre davranışları incelenmiştir.
Farklı frekanslardaki ultrasonik dalgaların iki noktalı kırmızı örümceklere karşı etkilerinin belirlenmesi
Tarımsal zararlılarla mücadelede kullanılan pestisitler insan ve çevre sağlığı için büyük tehditler oluşturmasının yanında üretim maliyetlerinin de artmasına neden olan önemli faktörlerdendir. Önemli zararlı türlerden birisi olan İki Noktalı Kırmızı Örümcek (Tetranychus urticae Koch.) yüzlerce bitki türü üzerinde beslenip onların büyüyüp gelişmelerini olumsuz yönde etkileyen bir zararlıdır çiftçiler bu sorunu çözmeyi hedeflemektedirler. Bu amaç doğrultusunda hazırlanan çalışmada farklı frekanslardaki ultrasonik ses dalgalarının T.urticae Koch. üzerinde ki etkileri belirlenmiştir. Bu çalışmada ultrasonik ses üreten bir cihaz yapılmıştır. Ultrasonik ses dalgaları AD9833 modülü üzerinden üretilip Arduino nano mikrodenetleyici kartı ile kontrol edilmiştir. Projede kullanılan doğrultmaç devreleri sayesinde şebekeden alınan 220 V 12 V ve 5 V'a dönüştürülmüş ve AD9833 modülü ile Arduino Nano mikrodenetleyici kartının beslemesi yapılmıştır. Deney aşamasında 45×20×30 cm boyutlarında pleksiglas malzemeden yapılmış ve üstten hoparlör girişi olup ön tarafından İki Noktalı Kırmızı Örümcek kaçışı için 5 cm çapında bir düzenek kurulmuştur. İki Noktalı Kırmızı Örümceğin beslenmesi için fasulye bitkileri yetiştirildi ve böcekler bitkiye bulaştırılıp 25 kHz ile 50 kHz aralığında 6 frekans verilerek deneyler yapıldı. Kontrol amacıyla aynı koşullarda yetiştirilen İki Noktalı Kırmızı Örümceklere, toplamda 3 tekerrürlü olarak, iki deney frekans uygulanmadan yapılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda frekansın uygulandığı bitkiler üzerinde sayımlar yapılmış ve kontrol bitkileri üzerinde yapılan sayımlar ile karşılaştırma yapılmıştır. Bu karşılaştırma sonucunda ultrasonik sesin uygulandığı bitkilerde İki Noktalı Kırmızı Örümcek miktarının daha az olduğu gözlemlenmiştir (P< 0.05).
4 eksenli endüstriyel robot kol tasarımı ve görüntü işleme destekli kontrolü
Endüstriyel robot kolları, otomotiv üretimi, elektronik montaj, gıda paketleme, ilaç endüstrisi ve lojistik gibi alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Gelişen yazılım ve donanım teknolojileri ile birlikte endüstriyel robot kolların kontrol ve programlanma kolaylığı için birçok çalışma yapılmaktadır. Yapılan çalışmalarda robotların kontrolü ve programlanmasında farklı sensörler, algoritmalar ve hatta yapay zeka gibi güncel yöntemler kullanılmaktadır. Bu çalışmalar endüstriyel robot kolların daha hassas ve verimli bir şekilde çalışmasını sağlayarak üretim süreçlerinin iyileştirilmesini hedeflemektedir. Bu tez çalışmasında, belirtilen hedeflere katkı sağlamak amacıyla tez kapsamında geliştirilen dört eksenli endüstriyel robot kolunun görüntü işleme tabanlı kontrolü ve programlaması gerçekleştirilmiştir. Alınan görüntülerden poz tahminleme yöntemiyle elde edilen veriler, insan vücudu eklemlerinin belirlenmesinde ve robot kol eksenlerinin kontrolünde kullanılmak üzere işlenmiştir. Görüntülerden insan vücudu eklemlerinin konumlarını tahmin etmek amacıyla poz tahmini için geliştirilmiş olan MediaPipe kütüphanesi kullanılmıştır. Poz tahmin verileri ile yine tez kapsamında geliştirilen bir mikroişlemci kartı vasıtasıyla endüstriyel robot kolunun kontrolü sağlanmıştır. Kamera ve insan arasındaki farklı mesafelerde yapılan testlerle sistemin çalışma doğruluğu analiz edilmiştir.
Veri ön işleme teknikleri ile kısa dönem elektrik tüketim tahmininde makine öğrenmesi modelleri: İzmir ili örneği
Son yıllarda insan nüfusunun artması ile birlikte elektrik enerjisine olan talepte de artış gözlenmektedir. Elektrik enerjisine olan talebin artmasının yanı sıra elektrik üretiminde kullanılan fosil kaynaklarında giderek azalması, elektrik tüketimi talebinin doğru tahmin edilmesinin önemini arttırmıştır. Bu çalışmada İzmir ilinin 01.01.2017 ile 31.12.2021 tarihleri arasındaki saatlik ölçekteki elektrik tüketim verileri kullanılarak kısa dönem elektrik tüketim tahmin modelleri geliştirilmiştir. Yapay sinir ağı modelleri ile birlikte, başarı oranını arttırmak amacı ile, farklı öznitelik çıkarım yöntemleri kullanılarak on iki farklı model oluşturulmuştur. Oluşturulan bu modellerden elde edilen sonuçlar geleneksel yöntemlerden biri olan ARIMA yöntemi ile karşılaştırılmıştır. Çalışmada sonucunda gerçek değerler ile oluşturulan modelden elde edilen tahmin değeri MAPE, RMSE, MAE vb. başarı değerlendirme kriterleri açısından karşılaştırılmış ve en doğru tahmin sonucu veren model belirlenmeye çalışılmıştır. Araştırma sonucunda elde edilen veriler incelendiğinde, en iyi performansın değişken mod ayrıştırma yöntemi ile entropi yönteminin bir arada kullanıldığı modelde sağlandığı belirlenmiştir. Bu model, MAPE (Ortalama Mutlak Yüzde Hatası) başarı değerlendirme kriterine göre 0,4394 değerine ulaşarak üstün bir performans sergilemiştir. Ayrıca, modelin belirleme katsayısı (R²) başarı kriterine göre elde ettiği 0,997 değeri, modelin yüksek bir doğruluk oranına sahip olduğunu göstermektedir. Bu sonuçlar, bahsi geçen yöntemin diğer yöntemlere kıyasla daha etkili ve güvenilir olduğunu ortaya koymaktadır Bu sonuçlar, geleneksel yöntemlerden biri olan ARIMA modeli ile karşılaştırılmıştır. ARIMA modeli kullanılarak yapılan yük tahmini çalışmasında, MAPE değeri 23,13 olarak bulunmuştur. Bu karşılaştırma, değişken mod ayrıştırma yöntemi ve entropi yönteminin birlikte kullanıldığı modelin, ARIMA modeline kıyasla çok daha düşük bir hata oranı ile çalıştığını ve daha doğru tahminler ürettiğini açıkça göstermektedir. Bu da modern yöntemlerin geleneksel yöntemlere göre üstünlük sağladığını ve daha güvenilir sonuçlar verdiğini kanıtlamaktadır.
Makine öğrenmesi yöntemleri ile uyku-uyanıklık tahmini
Uyku, sağlığımız ve genel yaşam kalitemiz için hayati bir öneme sahiptir. Yeterli ve kaliteli uyku, enerji seviyelerimizi artırır, odaklanma yeteneğimizi geliştirir ve ruh halimizi olumlu yönde etkiler. Ayrıca, düzenli ve sağlıklı bir uyku alışkanlığı, birçok kronik hastalığın önlenmesine katkı sağlar. Buna karşın, uyku süresinin kısa olması veya uyku kalitesinin düşük olması, bireylerde çeşitli sağlık sorunlarına yol açabilir. Bu nedenle, uyku kalitesinin düzenli olarak izlenmesi ve analiz edilmesi büyük önem taşımaktadır. Günümüzde sağlık teknolojilerindeki yenilikler sayesinde, uykunun kalitesi ve süresi çeşitli cihazlar ve teknikler kullanılarak ölçülmekte ve analiz edilmektedir. Ancak bu tekniklerin genellikle uyku laboratuvarlarında uygulanması, sürecin zaman alıcı ve maliyetli olmasına neden olmaktadır. Ayrıca, uyku laboratuvarlarına erişimin zor olması, uyku analizinin herkes için uygun olmamasına yol açmaktadır. Bu durumlar, uyku analizinde alternatif ve daha erişilebilir yöntemlerin gerekliliğini ortaya koymaktadır. Bu tez çalışmasında, uyku ve uyanıklık durumlarının tahmin edilmesinde beş farklı makine öğrenmesi algoritmasının etkinliği incelenmiştir. Çalışma, algoritmaların zaman serisi verilerini modelleme kabiliyetleri ve sürekli, sıralı verilere sahip problemlere uygunluklarını değerlendirmiştir. Sonuçlara göre, Uzun Kısa Süreli Bellek (LSTM) algoritması, uyku/uyanıklık tahmininde %93.48 doğruluk oranıyla en yüksek başarıyı elde etmiştir. Bunun yanı sıra, Rastgele Orman algoritması %81, Karar Ağaçları ise %76 başarı göstermiştir. Elde edilen bu sonuçlar, sürekli ve sıralı verilerin bulunduğu problemlerde LSTM algoritmasının ideal bir seçenek olduğunu göstermektedir. Bu bulgu, uyku ve uyanıklık durumunun tahmin edilmesinde LSTM'nin diğer algoritmalara göre daha etkili olduğunu ve daha gelişmiş uyku analiz yöntemlerinin geliştirilmesine olanak sağladığını göstermektedir.
Yeni nesil yapı nesnesi üreten cihaz tasarımı ve uygulaması
Bu tezde, üç boyutlu baskı teknolojisi kullanılarak inşaat sektörüne yönelik bir baskı cihazı geliştirilme sürecini ve sonuçlarını anlatmaktadır. Cihaz, farklı hammaddeler ve baskı teknikleriyle laboratuvar ortamında test edilmiş, baskı kalitesini artırmak için çeşitli iyileştirmeler yapılmıştır. Cihazın baskı hassasiyetini artırmak için donanım ve yazılım iyileştirmeleri yapılmıştır. Malzeme besleme mekanizması 3d baskı sistemi ile senkronize edilerek farklı viskoziteye sahip hammaddelerin daha homojen bir şekilde enine kesitsel profil nesneleri elde edilmesi sağlanmıştır. Cihazın tasarımında, ekstruder sistemi, baskı kafası hareket mekanizması ve kontrol yazılımı gibi temel bileşenler optimize edilmiştir. Geliştirilen ekstruder sistemi, seramik çamurunun kolayca temizlenmesini sağlayarak tıkanma sorunlarına çözüm olmaktadır ve her türlü çamur formundaki hammaddenin kullanımına olanak tanımaktadır. Bu sistem, seramik üretiminde önemli avantajlar sunarak, farklı çamur tiplerini kullanma esnekliği ve üretim verimliliğinde artış sağlamaktadır. Baskı kafasının hareket doğruluğu artırılarak katmanlar arası yapışma ve yüzey pürüzsüzlüğü iyileştirilmiştir. Çeşitli baskı hızları ve sıcaklık ayarları test edilerek en uygun parametreler belirlenmiştir. Elde edilen veriler doğrultusunda, cihazın inşaat sektöründe kullanıcıların istedikleri tasarımları görselleştirip hayata geçirebildiği, dayanıklı ve fonksiyonel üç boyutlu yapı nesneleri üretilmesini sağlayan bir cihaz geliştirilmiştir. Bu çalışma inşaat sektöründe 3B baskı teknolojisinin kullanımını yaygınlaştırarak mimar ve mühendislerin daha karmaşık ve özgün tasarımları hayata geçirmesine olanak tanıyacaktır.
Vektör hızlandırıcılı işlemci tasarımı
Mikroişlemciler günümüzde birçok alanda kendine yer bulmaktadır. FPGA ile yapılan sayısal tasarım uygulamalarında bazı durumlarda işlemci çekirdekleri kullanılmaktadır. Bu çekirdekler FPGA'in içinde gömülü olarak yer alabileceği gibi, dahili işlemci çekirdeği bulunmayan FPGA'ler için, HDL kodundan işlemci sentezlenebilir. Bu tür işlemcilere soft-core işlemciler denir. Bu işlemciler, başka sayısal tasarım yapılarıyla birlikte çalışabilirler. Özellikle kolay programlanabilir ve özelleştirilebilir yapılarıyla öne çıkan soft-core işlemci çekirdekleri, FPGA tasarımlarını basitleştirmekte ve geliştirme süreçlerini hızlandırmaktadır. Bu tez çalışmasında, FPGA uygulamalarında kullanılmak üzere, özelleştirilebilir 32-bit RISC-V mimarili bir işlemci, Verilog donanım tanımlama dili kullanılarak tasarlanmıştır. Tasarlanan işlemci çarpma-bölme ve bit manipülasyonları gibi bazı opsiyonel RISC-V buyruk eklentilerini destekleyecek biçimde yapılandırılabilmektedir. FPGA uygulamalarında paralel işlem başarımını arttırmak için, işlemci çekirdeğine bağlanabilen bir vektör hızlandırıcı tasarımı da sisteme eklenmiştir. Sistemin çıktılarının gözlemlenmesi ve test edilebilmesi için Wishbone protokolü ile uyumlu UART ve Zamanlayıcı çevrebirimi tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan yapıların kullanımını kolaylaştırmak amacıyla, temel C geliştirme ortamı sağlanmış ve kütüphane desteği hazırlanmıştır. Tasarlanan sistem, Vivado benzetim ortamında ve Nexys A7-100T FPGA geliştirme kartı üzerinde çalıştırılıp test edilmiştir. Proje sonucunda, çeşitli gömülü sistem uygulamalarında kullanılabilir yapıda bir sistem elde edilmiştir.
Batarya depolamalı fotovoltaik sistemlerde meta-sezgisel optimizasyon algoritması tabanlı maksimum güç noktası takibi uygulaması
Günümüzde artan enerji talebi ve çevresel sürdürülebilirlik hedefleri, yenilenebilir enerji kaynaklarının daha etkin kullanımını zorunlu hâle getirmiştir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından fotovoltaik sistemler, enerji üretiminde öne çıkan teknolojilerden biri olarak değerlendirilmektedir. Ancak, güneş ışınımındaki dalgalanmalar ve kısmi gölgelenme gibi dış etkenler, fotovoltaik sistemlerin verimliliğini doğrudan etkilemektedir. Bu nedenle, fotovoltaik sistemlerin her koşulda maksimum güç noktasında çalışmasını sağlamak için maksimum güç noktası takip algoritmaları geliştirilmiştir. Aynı zamanda, bu sistemlerin şebekeye entegrasyonunda süreklilik ve güç kalitesi açısından enerji depolama sistemlerinin etkin kullanımı da büyük önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında, şebekeye bağlı PV-BESS sistemi tasarlanarak MPPT ve batarya enerji yönetimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen güç, çift yönlü DA-DA dönüştürücüyle batarya grubuna yönlendirilmiş olup, ihtiyaç durumunda ise bataryadan güç alınarak üç fazlı evirici ile şebekeye aktarılmıştır. Tez kapsamında 100 kW'lık bir şebekeye bağlı PV-BESS sistemi, Matlab/Simulink ortamında modellenmiştir. Modellenen sistem; değişen gölgelenme koşullarında kararlı çalışmayı sürdürmekte olup, %0.89 gibi oldukça düşük bir toplam harmonik bozulma değeriyle yüksek kaliteli enerjiyi şebekeye aktarmaktadır. Ayrıca, kullanılan RFO-P&O tabanlı MPPT algoritması ile %99.88'lik yüksek MPPT verimine ulaşılmıştır. Böylece, fotovoltaik tabanlı sistemlerin şebekeye güvenilir ve sürdürülebilir şekilde entegre edilmesine yönelik kapsamlı ve etkin bir çözüm önerisi sunulmuştur.
Şebeke bağlı yakıt hücrelerinin güç devresi için çok seviyeli eviriciler ve akıllı kontrol yöntemlerinin araştırılması
Şebeke bağlantılı enerji üretim sistemlerinde enerji kayıplarını azaltmak, gerilim dalgalanmalarını sönümlemek ve kararlı bir enerji akışı sağlamak için dc-bağlantı gerilim kontrolüne ihtiyaç vardır. Ayrıca evirici yardımı ile güç faktörünün kontrolü de üretilen enerjinin verimli kullanılmasını destekleyen bir işlemdir. Şebekeye enjekte edilen akımdaki toplam harmonik bozunumun (THB) IEEE-519 harmonik standartlarına (<%5) uygun olması, elektrik akımının kalitesini artıracak ve olası elektriksel arızaları minimize edecektir. Bu tez çalışmasında, çok seviyeli eviricilerin devre yapısı ve toplam harmonik bozunum performanslarının yanında dc-bağlantı kontrolü için, üç farklı yöntem (kademeli pi tabanlı, adaptif ağ tabanlı bulanık çıkarım sistem (ANFIS) ve yapay sinir ağları (YSA) tabanlı kontrol yöntemleri) araştırılmıştır. Ek olarak, yüksek güç faktörü ve düşük harmonik bozunum performansı nedeniyle, şebekeye bağlı proton değişim membranlı yakıt hücreleri (PEMFC) için üç seviyeli nötr nokta kenetlemeli (NPC) bir evirici modellenmiştir. Ayrıca, bu tez çalışmasında, şebeke bağlı yakıt hücresi üç fazlı devre topolojisi modellenmiştir. Önerilen sistemin anma gücü 50 kW olup, sistem beş farklı çalışma senaryosu altında test edilmiştir. Performans sonuçlarına göre, şebeke akımındaki THB, geleneksel yöntemlere göre ortalama olarak, %8,02'den %3,52'ye düşürüldüğü, dc-bağlantı gerilim dalgalanmasının 1V (<%1) civarında olduğu ve ayrıca güç faktörü düzenleme performansının (>0.99) olduğu tespit edilmiştir.
Ga2O3/p-Si P-N hetero eklemli UV fotodedektörlerinin üretimi ve karakterizasyonu
Ultra geniş bant aralıklı (Ga2O3), kimyasal ve termal kararlılığı, opto-elektronik ve güç elektroniğinde kullanılan cihazlara yönelik çeşitli potansiyel uygulamaları nedeniyle son yıllarda büyük ilgi görmüştür. Çözelti bazlı sentez, düşük sıcaklıklarda yüksek verim sağlayan basit ve uygun maliyetli bir sentez yöntemidir. Bu tez çalışmasında sol-jel spin-kaplama yöntemiyle p-Si alt taşlar üzerine n-β-Ga2O3 ince filmleri kaplanmıştır. Katkılı ve katkısız β-Ga2O3 ince filmler kullanılarak n-Ga2O3:X/p-Si (X: W+4, Ti+4, Sb+4, Zn+2, Sn+4) UV güneş körü fotodedektörler (GKFD) üretilmiştir. Katkı maddelerinin türünün ve oranının, fotodedektörün (FD) optik, atomik, yüzey morfolojileri ve elektriksel özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Bu araştırmalarda X-ışını kırınım spektrumları (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri, UV-Vis spektroskopisi ölçümlerinden faydalanılmıştır. Üretilen fotodedektörlerin elektriksel karakterizasyonları akım-voltaj (I-v) ölçümleri ile araştırılmıştır. Ga2O3, galyum kaynağı olarak kullanılan galyum (III) nitrat hidrat ile çözelti sentezi yöntemi ile başarıyla sentezlenmiştir. Ardından yapılan ısıl tavlama işlemiyle, Ga2O3 bileşiğindeki Ga elementi ve O elementi oranında iyileşmeler gösterirken, özellikle yüksek sıcaklıkta β-Ga2O3 fazına dönüştüğü gözlenmiştir. UV-Vis analizleri, aynı kalınlıktaki katkılı ve katkısız β-Ga2O3 ince filmlerin benzer geçirgenlik spektrumu sergilediğini göstermiştir. 280 nm'nin altındaki derin ultraviyole bölgesinde azaltılmış geçirgenlik filmlerin bir GKFD yayıcı tabakası olarak kullanılabileceği göstermiştir. Katkılı ve katkısız β-Ga2O3 cihazlarının optoelektronik performansını araştırmak için karanlıkta ve ışık altında akım-voltaj (I-V) ölçümleri gerçekleştirilmiştir. GKFD davranışını anlamak için n-β-Ga2O3 ve p-Si arasında meydana gelen hetero eklem, ters besleme altında bant konumlarının yeniden düzenlenmesi yoluyla niteliksel incelenmiştir. Sonuçlar, katkılama ile fotoakımın, doğru ve ters besleme bölgesi altında aynı anda arttığını ve katkıların eklenmesinden sonra n-β-Ga2O3/p-Si hetero eklemlerde bağlantı kalitesinin daha iyi hale geldiği göstermiştir. Zamansal tepki ölçümleri, katkılı n-β-Ga2O3/p-Si p-n hetero eklem tabanlı fotodedektörün yanıtının katkı maddesine göre değişkenlik gösterdiğini ortaya çıkarmıştır. Tepki süresi iyileşmesi, kusur durumlarının bastırılmasından dolayı ışıkla uyarılmış taşıyıcıların hızlıca ayrılmasına ve göçüne veya ışıkla uyarılmış taşıyıcıları verimli bir şekilde ayırabilen güçlü p-n bağlantısına atfedilmiştir. Bu çalışmanın sonuçları, basit, düşük maliyetli ve yüksek performanslı β-Ga2O3 güneş körü fotodedektörler imal etmek için bir yol sağlayacağını göstermiştir.
Orta güçlü üç fazlı sincap kafesli asenkron motorlarda eksantrik arızanın sonlu elemanlar yöntemi ile tespiti ve analizi
Sincap kafesli asenkron motorlar, basit yapıları, düşük maliyetleri, yüksek verim ve enerji tasarrufu sağlamaları, ayrıca düşük bakım gereksinimleri nedeniyle endüstride oldukça tercih edilmektedirler. Bu nedenle sincap kafesli asenkron motorların arızalı durumları da birçok çalışmada ele alınmıştır. Bu çalışmada, eksantrik arızanın oluşumundan arızalı durumlarına kadar geniş kapsamlı bir inceleme yapılmıştır. Eksantrik arıza, stator ile rotor arasında homojen olarak dağılan havanın bozulması durumunu ifade eder. Bu arıza, statik, dinamik ve karışık olmak üzere üçe ayrılmaktadır. Arızanın oluşması, motorun tasarımından çalışma koşullarına kadar bir dizi faktöre bağlıdır. Eksantrik arızanın ortaya çıkmasıyla birlikte, motorun dengesiz hava aralığı, manyetik akı yoğunluğu, gürültüler, ısınmalar, moment dalga değişimleri ve yükün kararsızlaşması gibi durumlar öne çıkar. Çalışmada, 11 kW, 4 kutuplu, premium yüksek verim sınıfına ait bir sincap kafesli asenkron motor incelenmiştir. Sağlıklı durumdaki motor ile eksantrik arızalı durumdaki motoru karşılaştırmak amacıyla farklı tiplerde arızalar ve arızanın şiddetine göre sonlu elemanlar yöntemi ile durum tespiti ve analizler gerçekleştirilmiştir. Sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak sağlıklı ve arızalı durumdaki motorlar karşılaştırılmış ve benzetim sonuçlarıyla desteklenmiştir. Ansys_Maxwell programı, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak tasarım öncesi davranışların ve hatalı durumların nasıl değerlendirileceğini kolaylaştıran bir yazılım paketidir. Modelleme ve benzetim sonuçları karşılaştırılarak, eksantrik arızanın kapsamında manyetik akı yoğunluğu, moment, titreşim, gürültü gibi parametrelerin nasıl yorumlanması gerektiği detaylı olarak incelenmiştir. Motorun farklı arıza şiddetlerinde nasıl etkilendiği detaylı bir şekilde ele alınmıştır. Bu tez çalışmasında eksantrik arızanın tespitinde kontrol edilmesi gereken parametrelerin tüm sonuçları ile sunulmuştur
Fotovoltaik elektrolüminesans görüntülerindeki bara kusurlarının derin öğrenme yöntemleri ile tespiti
Ülkelerin enerji ihtiyacı gün geçtikçe artmaktadır. Bu yüzden yenilenebilir enerji kaynaklarına ilgi kaçınılmaz olmuştur. Bu enerji kaynaklarından güneş enerjisi fosil yakıtların aksine, yenilenebilir ve sürdürülebilirdir. Bu bağlamda güneş ışınları ile elektrik üreten fotovoltaik panel üretiminin önemi giderek artmaktadır. Diğer tüm teknolojiler gibi fotovoltaik paneller de performanslarını etkileyebilecek çeşitli kusurlar veya sorunlar yaşayabilir. Düzenli bakımın, periyodik denetimlerin ve hızlı onarımların fotovoltaik panellerdeki bu kusurların giderilmesine veya önlenmesine yardımcı olarak uzun ömürlü olmasını sağlayabileceğini belirtmekte fayda var. Bu sorunların henüz üretim aşamasında tespit edilmesi çok daha kritik olup işletme aşamasında yaşanabilecek sorunların önüne geçilebilir. FV hücrelerindeki kusurları tespit etmek için yaygın olarak kullanılan bazı yöntemler vardır. Günümüzde en çok kullanılan yöntemlerden biri Elektrolüminesans görüntüleme ile kusurların tespit edilmesidir. FV hücrelerindeki kusurları tespit etmenin genellikle özel ekipman ve uzmanlık gerektirdiğini belirtmekte fayda var. FV panel kusurları çok çeşitli olup ancak kalifiye profesyoneller, kusurları doğru bir şekilde tespit etmek için bu testleri ve incelemeleri yapabilir. Bu çalışma da ise bu gibi zorluklar göz önünde bulundurularak fotovoltaik panel kusurlarından biri olan bara kayması kusurunun derin öğrenme yöntemleri ile otomatik olarak tespit edilebilmesine yönelik çalışmalar yapılmıştır. Çalışma, gerçek bir üretim hattından alınan 60 hücreli panel görüntülerini içeren bir veri seti kullanmaktadır. Bu görüntüler, bara kayması kusurlu ve kusursuz olarak etiketlenmiş olup toplamda 500 hücre EL görüntüsünden oluşmaktadır. Önceden eğitilmiş iki farklı derin öğrenme mimarisi kullanılarak öznitelik çıkartımı yapılmış ve elde edilen nitelikler farklı kombinasyonlarla birleştirilerek başarı parametrelerindeki etkisi gözlemlenmiştir. Elde edilen nitelikler Naive Bayes ve k-NN sınıflandırma yöntemleri ile sınıflandırılarak başarı parametreleri elde edilmiştir. Sonuçlar, Relu34 ve Relu25+Conv10 katmanlarından elde edilen derin niteliklerin 0.9920 doğruluk oranı sağlayarak en başarılı sonuçları verdiğini göstermektedir. Sınıflandırma yöntemleri açısından, mesafe tabanlı yöntemlerin fotovoltaik EL görüntülerindeki bara kayması kusurlarını daha başarılı bir şekilde sınıflandırdığı görülmüştür. Ayrıca, makine öğrenme yöntemleri ile belirlenen bara kayması kusurlarında birleştirilmiş derin niteliklerin daha başarılı olduğu ortaya çıkmıştır. Tek mimari kullanılarak yapılan sınıflandırmada, niteliklerin ne kadar derin katmanlardan alınırsa, o kadar başarılı bir tespit yapılabildiği anlaşılmıştır. Yapılan tüm çalışmalar önceden eğitilmiş derin öğrenme mimarileri ile fotovoltaik panel EL görüntülerinden başarılı şekilde bara kayması kusurunun tespit edilebileceğini göstermektedir.
Fotovoltaik enerji sistemleri için öngörü modellerinin geliştirilmesi: Veri madenciliği ve derin öğrenme yaklaşımları
PV enerji sistemleri, dünya çapında önde gelen yenilenebilir enerji sistemlerinden biridir. PV enerji üretiminin doğru bir şekilde tahmin edilmesi verimli enerji şebekelerinin korunması, enerji piyasasında bilinçli kararlar alınması ve bakım maliyetlerinin azaltılması açısından çok önemlidir. Güneş ışınımı ve sıcaklık, PV tesislerinde üretilen PV enerji miktarını doğrudan etkileyen iki meteorolojik değişkendir. Bu tez çalışmasının ilk aşamasında Harran Üniversitesi Güneş Enerji Santrali ve GAPYENEV Merkezi'nden alınan santral ve meteoroloji istasyonu verileri üzerinde IBK, LR, RF, RT, MLP ve MLP Regresyonu dahil olmak üzere çeşitli makine öğrenmesi yöntemleri kullanılarak güneş ışınımı ve sıcaklığın tahmin edilmesi için kapsamlı bir model oluşturulmuştur. Sonrasında zaman serileri analizi için SES, ETS, HOLT, ARIMA ve HWES kullanılarak öngörü modelleri oluşturulmuştur. Hem güneş ışınımı hem de sıcaklık için günlük tahminlerin yanı sıra 5 dakikalık aralıklarla 1 adım sonrası için tahminler gerçekleştirilmiştir. PV tahmini için hassas modeller oluşturmak amacıyla her iki değişkeni de aynı metodolojiye tabi tutmak çok önemlidir. Güneş ışınımı ve sıcaklık tahmin değerleriyle elde edilen enerji verimi, PV enerji santralinin gerçek enerji verimiyle karşılaştırmıştır. PR, PV tesis performansını değerlendirmek için kritik bir parametredir, bu nedenle PR hesaplaması yapılmıştır. Oluşturulan tüm makine öğrenmesi ve zaman serisi öngörü modellerinin RMSE, MAPE, MABE, MAE, MSE ve DAC gibi istatistiksel hata kriterlerine göre karşılaştırılması yapılarak detaylı analizi sunulmuştur. İkinci aşamada, derin öğrenme ile güneş ışınımı öngörü modelleri oluşturulmuştur. Toplanan yenilenebilir enerji verilerinin miktarı arttıkça ihtiyaç duyulan büyük veri analizi çözümlerinin elde edilmesinde derin öğrenme giderek daha önemli hale gelmektedir. Bu bağlamda, bu tez çalışmasında güneş ışınımı tahminine yönelik CNNve LSTM ağını içeren derin öğrenmeye dayalı hibrit bir model önerilmişve mevcut PV sistemleri üzerinde öngörü modelleri uygulanmıştır. Ayrıca, önerilen modellerin tahmin yeteneği, SVR ve FFNN gibi standart makine öğrenmesiyöntemleriyle karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Modellerin tahmin yeteneğini ölçmek için RMSE, MAPE, MAE ve R2 gibi istatistiksel hata metrikleri kullanılmıştır.
Design and simulation the impact of microwave circuit imbalances on digital instantaneous frequency measurement receiver
Frequency is one of the more important microwave signal parameters. Various systems and processing methods are used for frequency measurement. The instantaneous measurement of RF and microwave frequencies is widely used in Electronic Warfare (EW) for the determination of unknown signals over a broad frequency band by perform fast measurements of very short microwave signals. Instantaneous Frequency Measurement (IFM) receivers have been used for wideband monitoring of radar environments in naval, airborne and ground-based Electronic Support Measures (ESM) systems worldwide in the last 50 years. The discriminators are generally interferometers composed of delay lines and power dividers, where delayed signals are compared with the original signal to identify the instantaneous frequency of an input RF/Microwave signal. The important components of an IFM device include a microwave frequency discriminator and a microwave Phase Discriminator (PD). The PD principle of operation is based on vector summing of microwave signals. The coupled line or branch line directional couplers are often used to quickly handle these operations. Its most important feature is the ability to perform accurate phase measurements, even in the millimeter range. Phase difference between two RF signals is determined from four power measurements. The circuit often has no active device also it is suitable for low-cost and compact-size applications in the EW receivers. The first step in the design of such receivers is to study and analyze the IFM receivers and finding out the structure of the phase discriminator which has the advantages of simple fabrication, compact realization and could be designed over broad bandwidth. Then, the RF front-end for IFM receiver aim to use microstrip technology, which is particularly important due to its lower cost and easy integration using conventional PCB technology. In this thesis, a phase discriminator has been analyzed and designed to cover the whole S Band. A structure consisting of three quadrature hybrid couplers and a power divider has been selected. The DIFM receiver has been analyzed in Visual System Simulator (VSS) environment from NI AWR®, and the receiver's specifications has been computed. Then, some design requirements have been found out to helping the design of discriminator's components. over the whole S band, and finally we have been studied effects of many important and essential paramters of receiver components, which affect the resolution of the measurements such as losses in delay line, power dividers and directional couplers, in addition to amplitude and phase imbalance in both power dividers and hybrid couplers. We designed these components, the quadrature hybrid coupler and the power divider, by performing an electromagnetic simulation using High Frequency Structure Simulator (HFSS) software; we also took into account many technological constraints on the fabrication. As a result, a quadrature hybrid coupler operating on a bandwidth larger than one octave has been implemented, with excellent phase imbalance (90°±0.5°) and amplitude imbalance (-3±1 dB) over the whole S band. Also, a power divider has been implemented having amplitude imbalance better than 0.2 dB and phase imbalance better than 0.4° over the whole S band.
Elektrik transfer hatlarındaki voltaj dalga dağılım hareketlerinin analitik incelenmesi
Bu çalışmada, Josephson doğrusal olmayan iletim hattı denklemi (JNTL) ile Nonlinear iletim hattı denklemi (NIHM) için uygulanan güçlü yöntemler olan Bernoulli alt-denklem fonksiyon metodu (BSEFM) gözönüne alınmıştır. Tezde ilk defa ele alınan modellerin BSEFM ile Riccati ve Lie symmetry yöntemlerinden farklı olarak dark, complex, hiperbolik ve üstel çözümler sağlanmıştır. Buna ek olarak üç boyutlu ve contour grafikleri çizilmiştir. Söz konusu denklem için üstel, rasyonel ve karmaşık fonksiyon çözümleri elde edilmiştir. Değişkenlerin uygun değerleri seçilerek, bu tezde elde edilen çözümlerin 2 boyutlu ve 3 boyutlu grafikleri çizilmiştir. Ayrıca elde edilen verilere göre kapsamlı bir sonuç sunulmuştur.
Doğrusal programlama yöntemiyle seralarda enerji kaynağı çeşitlendirme optimizasyonu
Seralar, özel örtü elemanları ve iklimlendirme sistemleriyle oluşturulmuş, meteorolojik şartların elverişsiz olduğu dönemlerde bitkilerin yetiştirilebilmesi için uygun çevre koşulları sağlayan bitki üretim tesisleridir. Örtü altı yetiştiriciliğinde en büyük işletme maliyetleri arasında ısıtma ve elektrik enerjisi giderleri gelmektedir. Seraların mevsimsel olarak enerji ihtiyacı ve tüketimlerinin değişmesi, bölgesel olarak farklı ve çeşitli enerji kaynaklarına erişim olması, enerji sistem tasarım ve yönetimini karmaşık hale getirmektedir. Kurulum aşamasında uygun tasarlanmamış bir serada gereksiz ilk kurulum maliyetleri ve sonrasında yüksek işletme maliyetleri problemleri ortaya çıkmaktadır. Çeşitli enerji kaynaklarının bir arada aynı ekosistem içerisinde ekonomik, güvenli ve sürdürülebilir bir şekilde kullanılabilmesi, uygun optimizasyon yöntemleriyle tasarlanmış enerji yönetim sistemleriyle mümkündür. Günümüzde klasik fosil yakıtlı enerji kaynakları yanında kullanımı hızla artan yenilenebilir enerji kaynaklarından FV (Fotovoltaik) sistemler ve jeotermal sistemlerde seralarda kullanılmaktadır. Bu çalışmada, DP (Doğrusal Programlama) yöntemi kullanılarak seralarda elektrik ve ısıtma sistemleri için gerekli enerjinin erişilebilir kaynaklar, arazi boyutu ve yatırım maliyeti gibi belirlenen kısıtlar altında enerji çeşitliliği, maliyet ve CO2 salınımı açısından optimize edilmesi amaçlanmıştır. FV sistemin kullanım ömrü dikkate alınarak, üretilebilecek olan toplam enerji miktarı, amortisman süresi ve sistem maliyeti hesaplanmıştır. FV sistemin kurulu gücü; panellerin kurulabileceği alan, tesisin enerji tüketimi ve trafo gücü gibi kısıtlar altında DP yöntemi kullanılarak optimize edilmiştir. Farklı kısıt senaryolarıyla yapılan optimizasyon işlemleri sonucunda tesisin ihtiyacını karşılayabilecek ve optimum maliyete sahip FV sistem önerilerinde bulunulmuştur. Ayrıca kurulumu planlanan seranın ısı yükü hesaplaması yapılmış, elde edilen ısı yükünün fosil yakıt türleri ve yenilenebilir enerji kaynaklarıyla karşılanması durumunda oluşan ısıtma maliyeti ve CO2 salınımı hesaplanmıştır. DP yöntemi ile kullanılan ısı kaynaklarının miktarları optimize edilmiş ve kurulumu yapılacak olan sera için optimal ısıtma sistemi tasarlanmıştır. Ayrıca geliştirilen uygulamada CO2 salınım miktarı optimize edilerek kurulumu yapılacak olan seranın henüz proje aşamasındayken minimum karbon maliyetine sahip olacak şekilde tasarlanması sağlanmıştır. Bu çalışma sayesinde çeşitli enerji kaynaklarının bir arada kullanıldığı, faklı boyut ve amaçlarda kurulan seralar için bölgesel iklim ve coğrafik verilere göre analiz yapılabilen optimizasyon yöntemi geliştirilmiştir.
Derin öğrenme tabanlı biyomedikal karar destek sistemlerinin oluşturulması
Bu tez, derin öğrenme ve gelişmiş görüntü işleme tekniklerinin biyomedikal sinyal ve görüntü analizindeki etkin uygulamalarını farklı çalışmalar üzerinde detaylı bir şekilde incelemektedir. Tezin biyolojik sinyaller ile ilgili bölümünde EOG, EEG ve EKG gibi biyomedikal sinyaller incelenmiştir. EOG ve EEG sinyal verilerinin bilgisayar ortamına kaydedilmesi için iki farklı cihaz kullanılmıştır. Bu iki cihazdan biri 14 kanallı EMOTIV EPOC+ diğeri ise OPENBCI Ganglion biyosensing sinyal kayıt kartıdır. İlk çalışma, müzik dinlerken duygusal durumun belirlenmesi için EEG sinyallerinin kullanılması konusuna odaklanmaktadır. İlgili çalışmada, AlexNet ve VGG16 gibi önceden eğitilmiş derin öğrenme modelleri kullanılmış ve bu modellerin, insan duygusal durumlarının tanınması problemini çözmedeki potansiyelini gözler önüne sermiştir. En iyi sınıflandırma sonucu %73.28 doğrulukla VGG16 kullanılarak ve Beta frekans bandı spektrogramları üzerinde elde edilmiştir. Bu bulgular, müzik verisi ile hazırlanan EEG veri setlerinin ve mevcut veri setlerinin, insan duygusal durumlarının tanınması probleminde farklı derin ağ modelleri ile kullanılmasını teşvik etmektedir. İkinci çalışma, COVID-19 hastalığının erken tespitine yöneliktir. Gelişmiş bir görüntü iyileştirme teknolojisi olan ÇAGKAA-KSAHE ile X-ışını görüntülerinin kontrastı artırılmış ve bu geliştirilmiş veri, Konvolüsyonel sinir ağları ile sınıflandırılmıştır. Çalışma sonuçları, sunulan yöntemin COVID19, normal ve pnömoni durumlarını sınıflandırmada yüksek doğruluk oranlarına sahip olduğunu göstermektedir. Bu tez, EEG sinyalleri üzerinden duygu tanıma ve X-ışını görüntü analizi yoluyla COVID-19 tespiti gibi çeşitli uygulama alanlarında derin öğrenme ve görüntü işleme tekniklerinin kullanımının önemli değeri ve uygulanabilirliği hakkında dikkat çekici bilgiler sunmaktadır.
Derin öğrenme yöntemleri ile yaprak görüntülerindenhastalıkların belirlenmesi
Yapay zekanın temelini oluşturan Konvolüsyonel Sinir Ağları (KSA), Derin Öğrenme (DÖ) modellerinde insan sinir ağlarının yapısına benzer şekilde tasarlanmıştır. Akıllı bilgisayarlar, tahmin, öneri ve karar verme yazılım sistemleri, yapay zekanın gelişmesiyle birlikte çok önemli hale gelmiştir. Birçok alanda (tarım, sağlık, siber güvenlik, savunma sanayi, ulaşım vb.) DÖ modelleriyle tahmin gücü ve doğruluğu yüksek hesaplamalar yapılabilmektedir. Özellikle DÖ modelleri ve analiz sistemleri, büyük ve karmaşık verileri sınıflandırırken insan gücü ve mantığının sınırlı olduğu alanlarda yüksek kaliteli ve doğru sonuçlar üretmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Büyük veri setleri kullanılarak DÖ modellerinin eğitilmesi ve hastalık tespiti süreçlerinin otomatikleştirilmesi tarım alanında verimliliği artırarak çiftçileri doğru teknikleri kullanmaya teşvik etmektedir. Bu teknolojilerin tarımda kullanılması hassasiyeti artırarak, zaman ve maliyet etkin, yüksek kaliteli ürün üretimini mümkün kılmaktadır. Havadan görüntü alma süreci, İnsansız Hava Araçlarının (İHA) gelişimi ve kullanımının artmasıyla hızlanmaktadır. Ayrıca gelişmiş kameralar kullanılarak alınan yüksek çözünürlüklü görüntülerin, üst seviye teknolojik bilgisayar sistemlerinde etkin yazılımlar ve görüntü işleme teknikleriyle beraber kullanımıyla bitki kalitesinin ve sağlığının otomatik olarak tespiti mümkün hale gelmektedir. Bu çalışma, tarım arazilerinden İHA ile alınan patates bitkisi görüntülerinden oluşan bir veri seti kullanılarak patates bitkilerinin genel sağlığını belirlemeyi ve bu yöntemin diğer bitki türlerine uygulanabilirliğinin tespitini amaçlamaktadır. Ayrıca Güneydoğu Anadolu Projesi (GAP) bölgesindeki tarım arazilerinden fotoğraf makinesi ve İHA ile alınacak bitki görüntülerinden oluşan bir veri seti ile uygulanabilirliği de araştırılmaktadır. Sağlıklı, EY ve GY hastalığı gösteren yaprak görüntülerinden oluşan veri seti, önceden ImageNet veri setiyle eğitilmiş olan VGG19, DenseNet201, InceptionV3 ve InceptionResNetV2 DÖ modellerinde transfer öğrenme yöntemiyle yeniden eğitilmiştir. Ayrıca derin, orta ve sığ özellikler çıkarılarak ve hiper parametre optimizasyonu da uygulanarak Destek Vektör Makineleri (DVM) ve K-En Yakın Komşu (K-EYK) Makine Öğrenme (MÖ) modelleriyle özellik çıkarma yöntemine göre yeniden eğitilmiştir. Sınıflandırma metriklerine göre performans sonuçları karşılaştırılmıştır. Özellik çıkarma yönteminde en yüksek sınıflandırma başarı oranı K-EYK ile DenseNet201 modelinde ve en düşük sınıflandırma başarı oranı DVM ile InceptionResNetV2 modelinde bulunmuştur. Transfer öğrenme yöntemine göre, en yüksek sınıflandırma başarı oranı, Adam optimizasyonu yapılan DenseNet201 modelinde ve en düşük sınıflandırma başarı oranı, Sgdm optimizasyonu yapılan InceptionResNetV2 modelinde elde edilmiştir. Genel olarak, InceptionResNetV2 modeli en uzun süren eğitimi verirken, VGG19 modeli en kısa süren eğitimi vermiştir. Çalışmada, tarım arazilerinden alınan görüntü verileri kullanılarak yetiştirilen herhangi bir bitki türü sağlığının başarılı bir şekilde sınıflandırabileceği sonucuna varılmıştır.
VLF-MF uygulamaları için tamsayı ve kesir-mertebeli akım-modlu süzgeç tasarımlarının gerçekleştirilmesi
Bu tez çalışmasında, elektromanyetik spektrumun çok düşük frekans (VLF), düşük frekans (LF) ve orta frekans (MF) bant aralıklarında çalışan mühendislik sistemlerinin ihtiyaçlarına yanıt verebilecek analog süzgeç devrelerinin tasarımı ve analizi gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen süzgeç yapıları, akımmodlu olup, hem tamsayı-mertebeli hem de kesir-mertebeli olarak yapılandırılmış; denizaltı ve akustik haberleşme, havacılık ve denizcilik navigasyon sistemleri, biyomedikal uygulamalar ve kontrol sistemleri gibi dar bantlı ve düşük frekanslı uygulamalar için optimize edilmiştir. Çalışmanın kuramsal temelini, klasik türev ve integral işlemlerinin yalnızca tamsayı-mertebelerle sınırlı olmadığını savunan kesirli hesap disiplini oluşturmuştur. Bu bağlamda, analog süzgeç devrelerine kesirli hesap uygulanmasıyla; süzgeçlerin geçiş ve durdurma bantları arasındaki eğimin daha keskin ve hassas kontrol edilmesini sağlayarak, tasarımlara esneklik kazandırılmıştır. Tasarlanan süzgeç devreleri bünyelerindeki kapasitörler yardımıyla kesir-mertebeli hale getirilmiştir. Kesir-mertebeli kapasitörü ise süzgeçlerin kazanç cevaplarında gösterdiği üstün özelliklerinden dolayı Oustaloup yaklaşım aracı kullanılarak, uygun bir şekilde yapılandırılmış ve minimum sayıda pasif eleman içeren Foster type RC- I ağları yardımıyla elde edilmiştir. Tasarımı yapılan süzgeç devrelerinde iyileştirilmiş akım geri beslemeli işlemsel yükselteç (MCFOA) ve çok çıkışlı ikinci nesil akım kontrollü akım taşıyıcıları (MO-CCCII) gibi akım-modlu çalışmalara uygun aktif elemanlar tercih edilmiş, yalnızca topraklanmış pasif bileşenler kullanılarak; alçak-geçiren, yüksek-geçiren, bant-geçiren, bant-durduran, tüm-geçiren, basamak ve Chebyshev alçak geçiren süzgeç çıkışlarını verebilen sade, düşük güçlü ve entegre edilebilir yapılar elde edilmiştir. Tasarlanan süzgeç topolojilerinin performansları hem MATLAB ortamında hem de PSpice tabanlı simülasyon platformlarında test edilmiş; frekans tepkisi, geçiş eğimi ve kesim frekansı gibi özellikleri doğrulanmıştır. Simülasyon sonuçlarından akım-modlu çalışmanın getirdiği; düşük total harmonik bozulma, geniş dinamik aralık ve düşük güç tüketimi gibi önemli performans kriterlerini de sağladıkları görülmüştür. Tasarlanan süzgeç topolojilerine Monte-Carlo analizleri de yapılmış ve analizleri sonucunda; VLF, LF ve MF bandı gibi yüksek hassasiyet gerektiren uygulamalarda, parametrik değişkenliklere ve üretim toleranslarına karşı hedeflenen hassasiyet düzeylerini başarıyla sağladıkları görülmüştür. Ayrıca süzgeç topolojilerini sadece simülasyon ortamında değil gerçek dünyada da oluşturabilmek için kullanılan tüm pasif elemanların değerlerini IEC 60063' te tanımlanan E96 serisine uygun olarak seçilmiştir. Sonuç olarak bu çalışma, kesirli hesaplama teorisini analog süzgeç tasarımıyla birleştirerek, düşük frekanslı haberleşme ve kontrol sistemleri için uygulanabilirliği yüksek, yenilikçi ve entegre edilebilir devre çözümleri ortaya koymuştur.
Cam sektöründe ürün üst yüzey kalite kontrolü için görüntü işleme uygulaması geliştirilmesi
Bu çalışmada sofra camı sektöründe kullanılabilir duruma gelen ovallik kontrolü incelenmiş ve gerçekleştirilmiştir. Projede sofra camının üst yapısı incelenmiştir. Programlanabilir lojik denetleyici ve görüntü işleme ile yapılan projede üst yapısı uygun olan camlar testi geçecek, uygun olmayan camlar ise geçemeyecektir. Projedeki konular camın yapısı, Dünya'da cam sektörü, cam üretim aşamaları, endüstri 4.0 ve cam endüstrisi ve projenin aşamalarıdır. Bu proje daha da geliştirilebilir. Ayrı ayrı otomasyon değil tek bir otomasyon olarak uygulanabilir.
İstanbul ilindeki yoğun yaşam alanlarında elektromanyetik kirliliğin analizi
Gelişen teknoloji ile birlikte farklı kaynak ihtiyaçları doğmuş, süreç içerisinde de hayatımızın vazgeçilmezleri olmuştur. Elektromanyetik kaynaklar bunlardan bir tanesidir. Günlük hayatta kullandığımız haberleşme altyapısından başlayıp enerji altyapısına kadar çok geniş alana yayılmış birçok elektromanyetik kaynak bulunmaktadır. Çoğu elektromanyetik kaynağın yerleşim yerlerinde, yaşam alanlarımızda kurulu olması bizim için hemen hemen sıradan bir durum olduğunu söylemek mümkündür. Elektromanyetik kaynaklarla bu kadar yakın olmanın, faydasından çok zararı olabileceğini bilmekteyiz. Çünkü EMK yoğunluğuna göre çevresiyle etkileşim halindedir. Çok yüksek miktarlarda (uluslararası kuruluşların belirlediği ölçütler üzerinde) olmadığı sürece insanlar tarafından algılanamaz herhangi bir sorun teşkil etmez. Ancak sürekli bir elektromanyetik alana maruziyet, sağlık problemleri oluşturabilir. Ülkemizin en yoğun şehri olan İstanbul'da elektromanyetik kirlilik hakkında araştırmalar yapılmış olsa da genelde lokal olarak yapılmıştır. Ancak yoğunluğa göre bir çalışma yapılmamıştır. Bu çalışmadaki amaç yoğun yerlerde EMK ölçümleri yaparak, yoğunluğa göre elektromanyetik kirliliğin değişimini göstermektir.
Fotovoltaik panellerde model öngörülü kontrol temelli maksimum güç noktası takibinin modellenmesi ve simülasyonu
Dünya nüfusunun artması, sanayileşme ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte tüketilen enerji miktarı gün geçtikçe artmaktadır. Üretilen enerjinin de %79'dan fazlasını fosil kaynaklar oluşturmaktadır. Bu nedenle temiz enerji kaynaklarından yararlanılması önemli bir çözümdür. Güneş enerjisi en yaygın kullanılan temiz enerji kaynağıdır. Güneş enerjisinin temiz, tükenmez ve kullanım kolaylığı güneş enerjisini diğer yenilenebilir enerji kaynakları arasında daha avantajlı hale getirir. Güneş enerjisinden doğrudan elektrik üretimi fotovoltaik panel ile meydana gelmektedir. Fotovoltaik kelime anlamı olarak ışık fotonundan elektrik üretimi anlamına gelmektedir. Üzerine fotonların düştüğü fotovoltaik güneş hücreleri, güneş enerjisini yarı iletken malzemeler yardımıyla direkt olarak DC elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir. Yarı iletken teknolojisi son zamanlarda gelişmesine rağmen, güneş panellerinin verimliliği düşüktür. Fotovoltaik panel verimine etki eden birçok etken vardır. Bunlar; panel eğim açısı, gölgelenme, tozlanma, güneş ışınım şiddeti, sıcaklık, kablolama vb. kayıplarıdır. Bu tez çalışmasında bir FV panelin çıkış gücünü en yüksek noktaya ulaştırabilmek için Maksimum Güç Noktası Takibi yöntemlerinden Değiştir&Gözle Algoritması kullanılarak MATLAB/Simulink programında bir benzetim çalışması yapılmıştır. Panel girişindeki sinüzoidal DC gerilimi azaltmak ve kararlı halde kullanılmasını sağlamak için düşürücü (buck) dönüştürücü kullanılmıştır. Bu güç dönüştürücünün olası tüm anahtarlama durumlarının kontrolünü denetlemek, giriş-çıkış voltaj ve akımlarının gelecekteki davranışlarını tahmin ve optimize etmek için Model Öngörülü Kontrol kullanılmıştır. MÖK maksimum gücü elde etmek için değerleri DC-DC düşürücü dönüştürücüye aktarmaktadır. Bobin akımı, ölçmek yerine tahmin edilir. Bu durum ekstra akım sensörü kullanımını ortadan kaldırır ve sistem maliyetini düşürmektedir. Çalışmada FV panelin farklı sıcaklık ve güneş ışınım değerlerine göre değişimleri MGNT ile analiz edilmiştir. Bu analizler sonucunda elde edilen panel akım, gerilim ve güç eğrilerinin FV panelin performansına etkileri değerlendirilmiştir. FV panelin düşürücü ve yükseltici dönüştürücülerle yapılan benzetim sonuçlarının Maksimum Güç Noktası etrafında olduğu görülmüştür. Çalışmada D&G algoritmasının maksimum güç noktası seviyelerinde tutarlı sonuçlar verdiği görülmüştür. Ayrıca diğer çalışmalara benzer şekilde D&G algoritmasının MGN etrafında salınımlara sahip olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca MÖK'ün geçici hal durumlarına bakıldığında MGN seviyelerine hızlı ulaştığı ve iyi bir denetleyici olduğu anlaşılmaktadır.
DC motorlarda model öngörülü kontrol temelli hız kontrolü
Araştırmadaki temel amaç sistemlerin kontrol aşamasındaki verimliliği arttırabilmek için kullanılan, kontrol stratejilerinin en yeni ve gelişmiş geri beslemeli kontrol algoritması olan Model Öngörülü Kontrol (MÖK) ve Kalman Filtresi ile sürecin gelecekteki davranışları hakkında gerçeğe en yakın tahminde bulunarak DC motorun hız kontrolünü gerçekleştirmektir. Model Öngörülü Kontrol, model tabanlı bir denetleyici olup, sistemin doğrudan modelini kullanarak sistemin gelecekti davranışını öngörmekte ve belirli bir amaç ölçütünü optimize edecek şekilde sistemin gelecekteki kontrol işaretini hesaplamaktadır. Yüksek performanslı kontrol sistemleri üretebilme ve kısıtları ele alabilme yeteneğine sahip MÖK ile tahmin modelinin geliştirilmesinde kullanılan ve hesaplama verimliliğine sahip Kalman Filtresi uyumlu şekilde çalışabilirler. Kalman Filtresi, MÖK'ün performansını arttırmak ve daha doğru kontrol kararları vermek için kullanılabilecek güçlü bir araçtır. Sistemin mevcut ve gelecek durumları hakkında bilgi sağladığından, MÖK'ün tahminlerini geliştirmek ve sistemin gerçek durumları hakkında daha doğru bilgilere sahip olmak için Kalman Filtresi ve MÖK birlikte kullanılır. Özelleştirilmiş bir Model Öngörülü Kontrol yöntemi olan Sonlu Kontrol Setli Model Öngörülü Kontrol (SKS-MÖK) ve Kalman filtresi gibi gelişmiş algoritmaların kullanılması ile yüksek performans elde edilebilir. Bu algoritmalar, gerçek zamanlı sistemlerde karşılaşılan belirsizlikleri ve gürültüyü azaltarak doğru sonuçlar elde edilmesine olanak sağlar. Bu tez çalışmasında MÖK ve Kalman Filtresi kullanarak Kalıcı Mıknatıslı Doğru Akım Motorun hız kontrolü simülasyonu MATLAB Simulink ortamında gerçekleştirilmiştir. Çalışmada DC motoru sürmek için H-köprü bağlantılı DC-DC dönüştürücü kullanılmıştır. Bu dönüştürücünün anahtarlama durumlarının kontrolünü SKS-MÖK sağlamaktadır. Bu nedenle çalışmada anahtarlama durumunu seçmek için SKS-MÖK'te hız tabanlı maliyet fonksiyonu seçilmiştir. Bu denetleyicide kullanılmak üzere anlık armatür akımı, Kalman Filtresiyle kestirilmiştir. Ayrıca armatür akımının yanı sıra motor hızı ve yük momenti kestirimi de sağlanarak yük değişimine daha duyarlı bir kestirim yapılabilmiştir. Bu çalışma ile SKS-MÖK ve Kalman Filtresi gibi gelişmiş algoritmaların DC motor kontrolü için yüksek performans elde edilebileceği gösterilmiştir.
Rüzgar enerji sistemlerinde enerji verimliliğinin arttırılması ve simülasyonu
Rüzgar dünyada oluşan sıcaklık değişimlerinin sonucunda atmosferde meydana gelmektedir. Isınan havanın düşük basınç ile karşılaşarak yükselmesi, yüksek basınçlı ve soğuk olan havanın ortama giriş yapmasına sebebiyet vermektedir. Bu yolla ortamda bulunan hava basıncı eşitlenmeye çalışılırken hava akışı ortaya çıkmakta ve rüzgar oluşmaktadır. Rüzgar türbinlerinin kullanılmasının sebebi de havada meydana gelen bu hareket enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesini sağlamaktır. Bu bağlamda rüzgar türbinlerinin rüzgar açısından elverişli alanlara kurulması önem arz etmektedir. Rüzgarın yetersiz kaldığı alanlara rüzgar türbinleri kurulması halinde türbin kanatları hareket oluşturamayacak ve elektrik enerjisi üretilemeyecektir. Bu nedenle rüzgar türbinlerinin yerleştirildiği alanlar sistemin verimli çalışmasında oldukça mühimdir. Rüzgarın barındırdığı kinetik enerji miktarının elektrik enerjisine dönüştürülme düzeyi kullanılmakta olan türbin sisteminin verimliliğini göstermektedir. 1919 senesinde Albert Betz gerçekleştirdiği araştırmalar sonucunda rüzgar türbininin ulaşabileceği maksimum verimliliğin %59,6 olabileceğini göstermiştir. Fakat bu durum gerçek hayatta farklılık göstermektedir. Wind Watch rüzgar türbininin ulaşabileceği maksimum verimin %50 olduğunu belirtmektedir. Bununla birlikte Avustralya hükümeti tarafından yayımlanmış olan bir belgede de rüzgar türbinlerinin ulaşabileceği maksimum verimlilik düzeyinin %50'den fazla olamayacağı belirtilmiştir. Rüzgar enerjisiyle alakalı diğer bir kavram da rüzgar kapasitesidir. Bu kavram belli bir zaman diliminde üretilen gücün mekanizmanın kurulu gücüne oranı sonucunda elde edilen değeri ifade etmektedir. Bu durumun mekanizmanın kurulmuş olduğu alana ve çalışma zamanlarına göre farklılaştığını söylemek mümkündür. Rüzgar kapasitesinin, rüzgar türbini mekanizmalarında önemli bir konumda olmasından kaynaklı olarak rüzgar şartlarının olabildiğince uygun olması önem arz etmektedir. Rüzgar türbinleri kurulurken bu şartların dikkate alınması gerekir aksi durumda rüzgar enerjisi sistemlerinin verimiyle ilgili sorunlar ile karşı karşıya kalınabilir. Rüzgar türbinleri sistemlerindeki verimlilik üzerinde etkili olan üç etken daha bulunmaktadır. Bunlar; türbinin boyutu, havanın yoğunluğu ve rüzgar hızıdır. Wind Watch yaklaşık 13,5 m/sn'den az olan rüzgar hızının üretebileceği enerjinin oldukça az olacağını belirtmektedir. Open Information Extraction rüzgar hızında gerçekleşecek minimal artışlarda bile üretilen elektriksel gücün mühim düzeyde artacağını belirtmektedir. Bu da üretilen enerjinin, rüzgar hızının küpü ile doğru orantılı olarak artmasından kaynaklanmaktadır. Tüm bunlarla birlikte hava yoğunluğundaki değişiklikler de sistemsel verimlilik üzerinde etkili olmaktadır. Hava yoğunluğu deniz seviyesinde ve soğuk alanlarda diğerlerine oranla daha yüksektir. Bu nedenle off-shore rüzgar türbini kullanımı da günden güne artmaktadır. Rüzgar türbinlerinin boyutu da sistemsel verimlilikte etkili olan bir diğer unsurdur. Daha geniş ve uzun yapıdaki rüzgar türbinleri daha fazla rüzgarı besleme imkanı sağlayacağından, yere olanlara oranla daha yüksek verim sunmaktadır. Fakat rüzgar türbinlerine ait boyutların büyütülmesinin sonucu olarak ortaya maliyet artışı çıkacağını göz ardı etmemek gerekmektedir. Bu nedenle türbinlere ait boyutlar düzenlenirken mali şartların dikkate alınması gerekmektedir. Anahtar Kelimeler: Rüzgar, Rüzgar Türbini, Enerji Verimliliği, Rüzgar Enerjisi
Uydu verileri ile konum takibi yapan otonom araç
Otonom araçlar ulaşımın geleceği açısından önemli bir rol oynamaktadır. Yapay zekâdaki gelişmeler sayesinde, gelecekte akıllı otomobillerin ve kamyonların sürücüsüz olması, kazaların azalması ve daha verimli hale gelecekleri öngörülmektedir. Aynı zamanda tepki süresi gecikmesini azaltarak, güvenli şerit değiştirme ihtimalini artırarak ve insan sürüş hatalarını ortadan kaldırarak güvenli seyahat sağlamaktadırlar. Otomobil üreticileri halihazırdaki zorluklarla ilgili araştırma alanlarına yatırım yapmışlardır. Bu çalışma, uydu verilerini işlemek ve konum takibi için kullanılan bir programlama dilini araştırmaktadır. Araştırma kapsamında, uydu verilerinin analizi, uydu sinyallerinin çözümlenmesi, konum tahmini ve doğrulama yöntemleri gibi konular ele alınmaktadır. Ayrıca, uydu verileri ile konum takibi yapabilen bir otonom araç prototipi üzerinde pratik uygulamalar da gerçekleştirilebilmektedir. Bu çalışmada, otonom araçların konum takibinde uydu verilerinin etkin bir şekilde kullanılabilmesi için geliştirilen bir çalışma dilinin kullanımını ve uygulanmasını gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma dili, otonom araç teknolojilerinin gelişimine katkı sağlayarak daha doğru ve güvenilir konum tespiti için bir araç olmayı amaçlamaktadır. Tez, araç dinamiklerinin modellenmesini, şerit değiştirme denetleyicisinin kullanımını, şerit değiştirme planlayıcısının çalışma prensibini, metrik değerlendirmeyi, görselleştirmeyi, senaryo ve çevre koşullarını, plan parametrelerini ayrıntılı bir şekilde ele almaktadır. Bu çalışma, gerçek dünya senaryolarına benzer sonuçlar elde etmek ve araştırılan konuların açıklığa kavuşmasını sağlamak için önemli bir adımdır.
Hastane içi yardımcı servis robotu
Robot, mekanik sistemleri ve bunlarla ilişkili kontrol ve algılama sistemleri ile bilgisayar algoritmalarına bağlı olarak görev alan makinelerdir. Robotların esas amacı insan hayatını kolaylaştırmaktır. Hedef doğrultusunda taşıyıcı yardımcı robot tasarlandı. Tasarlamış olan robot hastanelerde, iş merkezlerinde, otellerde, okullarda kullanılabilecek biçimdedir. Çağırıldığı odalara giderek kendisine verilen eşyaları diğer odalara taşımaktadır. Böylece personeller zamandan kazanç sağlamış olurlar. Bunların yanı sıra robotun mekanizmasında yapılacak değişiklikler ile ağırlığı daha fazla olan yüklerinde taşınmasına olanak sağlar. Bu proje geliştirilmeye açıktır. Örneğin robotun mekanizmasında yapılacak değişiklikler ile restoranlarda yiyecek- içecek taşınması, hastanelerde ilaç taşınması, iş merkezlerinde evrak taşınması sağlanabilir. Projede uzaklık ve engel algılama için IR sensörü, HC-06 Bluetooth modülü ve 16F877A mikroişlemci kullanılmıştır. Bu projede devre kartları Ares programında çizilmiştir. Yazılımı Proton Basic de yazılmıştır.
KU BAND RF ön uç tasarımı
Bu tez, beş bölümden oluşmakta olup, her bir bölümün içerikleri ayrı ayrı incelenmiştir. Birinci bölümde, elektromanyetik alanlar ile ilgili bilgiler verilmiş olup tezin giriş niteliini taşımaktadır. İkinci bölümde, dalga polarizasyonu hakkında bilgiler verilmiş olup bu bağlamda doğrusal polarizasyonlu dalga, eliptik polarizasyonlu dalga ve dairesel polarizasyonlu dalga tipleri üzerinde incelemeler yapılmış ve açıklamalarda bulunulmuştur. Üçüncü bölümde, TEM, TE ve TM dalgaları incelenmiş ve açıklamalarda bulunulmuştur. Dördüncü bölümde, dalga kılavuzu teorisi konusu işlenmiş ve bu bağlamda, dikdörtgen dalga kılavuzu, dikdörtgen koordinatlarda dalga eşitlikleri, enine manyetik (TM) modu ve enine elektrik (TE) modu incelenmiş ve açıklamalarda bulunulmuştur. Son ve esas bölümü olan beşinci bölümde ise, KU BAND frekansında 10.7 GHZ ile 14.5 GHZ arasında çalışacak bir dik mod ayrıştırıcı tasarımı konusu incelenmiş ve ayrıca tasarlanan bu dik mod ayrıştırıcının ortak ucuna dizayn edilmiş bir horn anten eklenerek sistemin bir ofset parabolik antenle birlikte çalışması incelenmiştir. Burada 10.7 GHZ ile 12.75 GHZ arası alım bandı,13.75 GHZ ile14.5 GHZ arası ise iletim bandıdır. Bu tasarım ile, dikey polarizasyonda gönderme (transmitting) işlemi yapılırken aynı anda alış (receive) işlemi yapılabilmektedir.
Elektromanyetik uyumluluk için iletim yollu elektromanyetik girişime karşı bağışıklık artırma ve iletim yollu emisyon azaltma teknikleri
Elektrikle çalışan tüm cihazların CE etiketi alabilmeleri için tabi oldukları standartlardaki elektriksel testleri başarı ile geçerek bu gereklilikleri karşılamaları gerekir. Bu testler içerisinde cihazların elektromanyetik olarak kendi kendilerini ve çevredeki cihazların çalışmalarını olumsuz etkilemeyecek şekilde ve yine başka cihazların çalışmasından da olumsuz olarak etkilenmeden normal çalışmalarını sürdürebilmeleri "Elektromanyetik Uyumluluk" olarak adlandırılır. Cihazlar tasarım aşamasında elektromanyetik uyumluluk esaslarına göre tasarlanmalıdır. Tasarımdan sonra cihazlar birçok elektromanyetik uyumluluk testlerine tabi tutulurlar. Bu çalışmada elektronik cihazlarda elektromanyetik uyumluluğun sağlanması için iletim yollu kuplaj üzerinden elektromanyetik girişime karşı bağışıklığın artırılması ve emisyonların azaltılması teknikleri, gerekli elektromanyetik teori ve EMC/EMI ilkeleri ile birlikte sunulmuştur. Aynı zamanda EMC testleri, standartlar ve ürün belgelendirme konularına ilaveten elektronik bir cihazın iletim yollu emisyon ölçüm deneyi ile EMC probleminin tespiti ve uygun EMI şebeke filtre tasarlanmasıyla testten başarılı bir şekilde geçmesi sağlanmıştır.
Elektrik şebekeleri için aktif filtre tasarımı ve test edilmesi
Elektronik cihazların kullanımının ve çeşitliliğinin artması, beraberinde bazı sorunlar getirmektedir. Elektrik dağıtım şebekelerinden gelen elektrik sinyalinin dalga şekli sinüzoidal şekildedir. Elektronik cihazların kullandığı elektrik enerjisinin de dağıtım şebekesinde geldiği gibi kayıpsız veya bozulma içermeyen şekilde kullanılması gerekmektedir. Elektrik sistemi üzerindeki dengesiz yükler harmonik etkiler oluşturarak elektrik şebekesindeki sinüzoidal şeklinde bozulmalara neden olurlar. Harmonikler özellikle günümüz teknolojisinin getirdiği yarı iletken güç elektroniği devre elemanlarının kullanım sıklığının artması nedeniyle meydana gelmektedir. Özellikle endüstriyel anlamda tesislerde ve iş merkezlerindeki harmonik akım çeken cihazların kullanılması aktif filtreleme gibi çözümler gerektirmektedir. Oluşan harmonik etkiler bir şekilde giderilmezse hem şebekeye hem de şebeke üzerindeki diğer yüklere zarar verebilir. Yüklerin neden olduğu bozucu harmonik etkilere karşı, elektrik enerjisindeki bozulmayı bastırmak veya yok etmek amacıyla filtreler kullanılmaktadır. Filtreler, aktif filtre ve pasif filtre türünde olup kullanılacağı şebekeye göre tasarlanmalıdır. Tasarlanacak filtreler, uluslararası alanda kabul gören standartlar ve yönetmelikler gereğince belirlenen sınır değerlere uygun olmalıdır. Bu tezin amacı, elektrik şebekelerinde dengesiz ve yarı iletken esaslı yüklerin neden olduğu harmoniklerin aktif filtre veya hibrit filtre tasarımı ve test edilmesiyle standartların kabul ettiği seviyeye indirmektir. Çalışmada Haliç Üniversitesi 5. Levent Kampüsü içerisinde yer alan 7. bloğun enerji akışı, enerji analizörleriyle ölçülmüş, elde edilen veri analizine uygun hale dönüştürülmüş, Matlab/Simulink ile akım ve gerilim için ayrı ayrı aktif filtre tasarlanmış, elde edilen filtrelerin daha verimli sonuç vermesi için test sonuçlarına göre pasif filtre de tasarlanarak sisteme eklenmiştir. Yapılan ölçümler sonucu IEEE-519-2022'ye göre 1kV ve altı gerilimlerde bireysel harmonik %5 ve altı olması gerekirken çalışmamızda %0,5 çıkmıştır. Akım değerleri için ise IEEE-519-1992 standardına göre ISC/IL oranı 2…11 arası harmonik seviyesi aralığında olması gerekirken çalışmamızda bu oran en fazla 3,88 çıkmıştır. Daha sonra çalışmanın sonuçları, FFT analizi ve QuickField uygulaması karşılaştırılmış, THB değerinin standartlara uygun şekilde çıktığı anlaşılmıştır.
Servis odaklı mimari ile taşınır kayıt takip uygulamasının geliştirilmesi
Günümüzde, var olan kurumsal uygulamalar ile yeni geliştirilen veya satın alı-nan uygulamaların birlikte çalışabilirliğini sağlamak organizasyonların en fazla yatı-rım yaptığı alanlardan biridir. Otomasyonların kurum ve kuruluşlara en büyük maali-yet kalemleri; güvenlik, donanım, yeniden kullanılabilirlik ve lisanslamalardır. Oto-masyon sistemi, onu kullanan işletmelerin ihtiyaçlar doğrultusunda şekillendirebilece-ği esnek bir tasarımla üretilmelidir. Geleneksel yazılım mimarisi ve platform bağımlı çalışan otomasyon sistemlerinden farklı olarak Servis Odaklı Mimari ile diğer proje-lerle etkileşime hazır bir yapı oluşturulabilmektedir. Bu çalışmada örnek bir uygulama alanı üzerinde hem geleneksel yazılım mimarisi hem de Servis Odaklı Mimari yapısı-na uygun bir çözüm geliştirilmiştir. Hazırlanan bu iki uygulama avantaj ve dezavantaj açısından birbiriyle karşılaştırılmıştır.
Spektrogram tekniği kullanılarak derin öğrenme yöntemleri ile ses tanıma
Ses tanıma insan sesinin bir mikrofon vasıtasıyla bilgisayar tarafından algılanarak tanınması işlemidir. Gelişen teknoloji sürecinde kendine önemli bir yer oluşturmaya başlamıştır. Bu çalışmada, daha önceden kaydedilmiş konuşma komutlarının tanınması için derin öğrenme yöntemleri kullanılmıştır. İki boyutlu derin öğrenme yapılarında işlenmek üzere ses verileri spektogram yöntemi kullanılarak görüntüye çevrilmiştir. Spektogram yöntemi hızlı fourier dönüşümü temelli alt örnekleme tekniğidir. Beş farklı evrişimsel sinir ağı modeli oluşturularak spektogram tekniği ile elde edilen görüntülerin sınıflandırılması gerçekleştirilmiştir. Karşılaştırmalı analiz kapsamında veri seti ayrı kategoriler halinde farklı sınıf sayısına bölünmüştür. Sınıf sayısının derin öğrenme yapıları üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Ayrıca, farklı sayıda eğitim verileri kullanılarak ağın duyarlılığı değerlendirilmiştir. Ağların performansını değerlendirmek için Softmax ve Destek Vektör Makinesi olmak üzere iki sınıflandırıcı kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar dikkate alındığında % 95'in üzerinde sınıflama doğruluğuna ulaşıldığı görülmüştür.
Optik interferometrenin uyarlamalı kayan kipli kontrolcü tasarımı
Bu çalışma, uyarlamalı kayan kipli denetleyici ile interferometri için yeni bir doğrusal olmayan kontrol sistemi sunmaktadır. Bu yönteme dayanan yaklaşım, sıfırlama devresine ihtiyaç duymadan, lineer kontrol sistemine kıyasla interferometrenin doğrusal olmayan davranışını tam olarak telafi edebilir. Ayrıca gürültülü ortamlarda bile yüksek doğruluk, düşük maliyet ve uygulama kolaylığı gibi avantajlara sahiptir. Sistemin küresel asimptotik kararlılığı, derin bir stabilite analizi ile gösterilmiştir. Yüksek gürültülü ortamlarda bile, rastgele sinyaller, sinüzoidal sinyaller veya sıfır giriş sinyalleri için doğrusal olmayan kontrolörün interferometreyi dörtlü noktada tutabildiğini gösterir. Piezoelektrik aktüatörü karakterize etmek için, yarım dalga boyundan daha küçük yer değiştirmelerin sistem için uygun olduğunu gözlemledik. Fabrika gibi ağır çalışma ortamlarında sistemde yer alarak interferometrelerin yüksek dayanıklılıkta kullanılmasını sağlar. Önermiş olduğumuz bu yöntem daha yüksek bir dinamik aralığa, çözünürlüğe sahip olup zaman gecikmesini ölçebilir ve isteğe bağlı zaman sinyalleriyle çalışabilir. Ayrıca, küçük genlikli sinyallerin doğruluğunu artıran zamansal demodülasyon yöntemlerini iyileştirir, karesel koşulun korunması (maksimum hassasiyet noktası) ve bu nedenle, sıcaklık değişimi ve hava akımı gibi güçlü dış bozucular altında bile sinyal solmasının etkisini ortadan kaldırır.
Van M8 dağıtım merkezinin modellenmesi ve power world programı ile simülasyonu
Gelişen teknoloji, yükselen yaşam düzeyi ve artan nüfusla birlikte enerjiye olan gereksinim her geçen gün büyük ölçüde artmaktadır. Bu çerçevede üretilen enerjinin verimli kullanılması ve güç sistemlerindeki kayıpların azaltılması önem kazanmaktadır. Bu tez çalışmasında, Vangölü Elektrik Dağıtım A.Ş.'ye bağlı Van İl İşletme Müdürlüğü'nün sorumluluk alanındaki 30.5 kV gerilim seviyesindeki Van M8 dağıtım merkezi ve bu dağıtım merkezini besleyen enerji nakil hatları incelenmiştir. Power world programı kullanılarak farklı yük aktarımları neticesinde gözlenen akım-gerilim değişimleri, kısa devre akımları ve gerilim düşümlerine yönelik simülasyon yapılmıştır. Simülasyonda elde edilen veriler ile bir dağıtım merkezine gelen enerjinin kayıp durumu incelenmiş ve güç optimizasyonu yapılmıştır. Van M8 dağıtım merkezinin giriş ve çıkış fiderlerinde kapalı xlpe kablo ile çelik özlü alüminyum iletken karşılaştırılması yapılmıştır. Bu dağıtım merkezinde kapalı alüminyum xlpe kablo, uzun vadede daha uygun olduğu tespit edilmiştir.
Android uygulama ile doğru akım (DA) motorunhız kontrolünün gerçekleştirilmesi
Son yıllarda iletişim teknolojisinin gelişmesiyle birlikte makinelerin uzaktan kontrolü üzerine yapılan çalışmalarda önemli bir artış olmuştur. Bu gelişmeler ışığında gerek ev uygulamalarında gerekse sanayide elektrik makinelerinin uzaktan ve kablosuz kontrolü önemli bir çalışma konusu haline gelmiştir. Akıllı ev uygulamalarının yanı sıra endüstride kullanılan birçok otomaysan sisteminde elektrik makineleri kullanılmaktadır. Elektrik makinelerinin düşük maliyetler ile yüksek verimlilikte hassas bir şekilde kontrol edilebilmeleri arzu edilen bir durumdur. Bu bağlamda yüksek verimlilik, hassas kontrol, hızlı tepki verme, ekonomik maliyet ve uzaktan kontrol parametrelerine sahip olmasından dolayı doğru akım (DA) motoru birçok uygulamada tercih edilen elektrik makinesidir. Android ve İOS gibi işletim sistemine sahip ve kullanımı yaygınlaşan telefon/tablet gibi birçok cihaz sahip oldukları bluetooth, WiFi veya GPRS özelliklerinden dolayı elektrik makinelerinin uzaktan kablosuz kontrolü için kullanılabilmektedir. Bu bağlamda DA motorunun Android işletim sistemine sahip bir cihaz ile uzaktan hız kontrolü ve hız izlemesi bu tez çalışmasının temel konusunu teşkil etmektedir. Bu tez çalışmasında DA motorunun Android işletim sistemine sahip bir cihaz ile uzaktan hız kontrolünün yansıra geliştirilen arayüz yazılımı ile motor hızının izlenmesi ve görüntülenmesi sağlanmıştır. Ayrıca DA motorun matematiksel modellemesi yapılarak transfer fonksiyonu elde edilmiştir. DA motorun hız kontrolünde PI (Oransal-İntegral) kontrol yöntemi kullanılmıştır. Modellemesi yapılan DA motorun hız kontrolünün benzetim çalışmaları tamamlandıktan sonra, deneysel çalışmaları yapılarak sonuçlar aktarılmıştır.
Asenkron motorun farklı yöntemler ile hız kontrolü
Bu tez çalışmasında, üç-fazlı asenkron motorun modellemesi yapılarak farklı kontrol yöntemleri ile hız kontrolü gerçekleştirilmiştir. Gerilim/frekens (V/f) sabit oran ve Alan Yönlendirme yöntemi ile asenkron motor kontrolü yapılmıştır. Bu iki yöntemin karşılaştırması yapılarak avantaj ve dezavantajları ortaya konulmuştur. Yapılan çalışmada Matlab/Simulink programı tercih edilmiştir. V/f sabit oran kontrol metodu ve alan yönlendirme kontrol metodunda frekans, voltaj ve rotor dönme hız grafikleri incelenmiştir. Sapma miktarlarına değinilmiş ve yöntemlerin etkisi tartışılmıştır. Bu çalışmada ele alınan her iki kontrol yönteminden elde edilen sonuçlarına göre asenkron motorlar için, Alan Yönlendirme yönteminin V/f sabit oran yöntemine göre daha hassas bir kontrol yöntemi olduğu sonucuna varılmıştır. Bu sonucun ana sebebi Alan Yönlendirme yönteminde frekans ve voltajın geri bildirimli PI kontrol sistemi ile sürekli olarak düzeltilmesi ve hatanın hızla ortadan kaldırılmasıdır. Ancak asenkron motorlarına uygulaması oldukça karmaşık ve zor olduğu için endüstride en yaygın kullanılan kontrol yöntemi V/f sabit oran kontrol yöntemidir.
DC motorun kesir dereceli kayan kipli hız denetimi
Kesir dereceli kayan kipli kontrolcüsünün (KDKKK), oransal ve integral kontrolcü (PI) ve klasik kayan kipli kontrolcü (KKK) göre üstün kontrol performans göstermesi araştırmacıların ilgisini çekmeye başlamıştır. Bu kontrol yönteminin amacı, değişken yapı sistemlerine karşı, DC motorun hız ve torkunu kontrol etmek, tepe değerinin aşma miktarını azaltmak ve istenen değerlere oturma süresini azaltmaktır. İlk aşamada, DC Motorun hızını kontrol etmek için KKK ve PI denetleyicisi kullanılmıştır. Matlab / Simulink kullanılarak bir model geliştirilmiş ve simülasyonu tasarlanmıştır. Sonradaki aşamada, KDKKK sistemini temsil eden matematiksel denklemler çıkarılmıştır ve aynı şekilde denetleyicinin simülasyonu yapılmıştır. Robotik uygulamalarda yük altında çalışan motorların, yük durumuna bağlı değişikliklerden etkilenmemesi istenmektedir. DC motorun PI, KKK ve KDKKK sistemi kullanılarak hız kontrolü çalışılmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Ayrıca motorun değişen yük durumları analiz edilmiştir. Elde edilen teorik ve simülasyon sonuçlara göre, KDKKK sisteminin DC motorun hız ve moment kontrolü için PI ve KKK'den üstün olduğu görülmüştür. Ayrıca KDKKK yönteminin bozucu etkilere karşı daha gürbüz bir davranış gösterdiği saptanmıştır. Verilen referans hız mükemmel bir şekilde takip edilmiştir.
Aktif yumuşak anahtarlamalı hibrit yükselten DA/DA dönüştürücü tasarımı ve uygulaması
Bu tez çalışmasında, fotovoltaik (PV) gibi düşük gerilim değerlerine sahip yenilenebilir enerji kaynaklarının çıkış gerilimlerini yüksek kazançla arttırmak ve sert anahtarlama sonucu meydana gelen anahtar kayıplarını elemine etmek amacıyla hibrit yükselten yumuşak anahtarlamalı DA-DA dönüştürücü devre tasarımı ve uygulaması yapılmıştır. Klasik yükselten DA-DA dönüştürücüde yüksek çıkış gerilimi elde etmek için yüksek görev çarpanı gerektirir ve bu durum çeşitli problemler ortaya çıkartmaktadır. Düşük görev çarpanı ile yüksek çıkış gerilimi elde etmek için ya da yüksek gerilim kazancı elde etmek için hibrit yükselten DA-DA dönüştürücü benzeri devre modelleri geliştirilmiştir. Ayrıca DA-DA devrelerin verimini arttırmak için aktif yumuşak anahtarlama yöntemleri kullanılmaktadır. Literatürde mevcut birçok aktif yumuşak anahtarlama yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntemler genellikle MOSFET anahtarları için ZVT (sıfır gerilim geçişi), IGBT anahtarları için ise ZCT (sıfır akım geçişi) olarak tasarlanmıştır. Bu nedenle, bu tez çalışmasında klasik yükselten DA-DA dönüştürücüye oranla yüksek gerilim kazancına sahip Hibrit yükselten DA-DA dönüştürücü için hem ZVT hem de ZCT aktif yumuşak anahtarlama yöntemleri geliştirilerek tüm devrenin tasarım ve uygulaması yapılmıştır. Çalışma kapsamında önerilen ZVT ve ZCT tabanlı Hibrit yükselten DA-DA dönüştürücünün analizi ve tasarımı yapıldıktan sonra Simplorer ve Orcad-PSpice programları vasıtasıyla benzetim çalışmaları yapılmıştır. Ayrıca önerilen devrenin deneysel çalışmaları yapılarak deneysel sonuçlar benzetim çalışması sonuçları ile karşılaştırılmıştır.
Değişken frekanslı ve yumuşak anahtarlamalı flyback dönüştürücü tasarımı ve uygulaması
Endüstride yüksek verimlilik ve düşük boyutu nedeniyle anahtarlamalı güç kaynaklarının kullanılması artmıştır. Devre boyutu ve maliyetin önem kazanmasıyla beraber flyback dönüştürücü, anahtarlamalı güç kaynaklarında düşük güç uygulamalarının vazgeçilmezi olmuştur. Flyback dönüştürücüde kullanılan trafonun daha küçük olması, giriş ile çıkış arasında izolasyonu sağlaması, farklı gerilim seviyesinde birden fazla çıkışa olanak sağlaması bu dönüştürücünün popülerliğini artırmıştır. Bu çalışmada, anahtarlamalı güç kaynağı devrelerinden biri olan Flyback dönüştürücünün, darbe genişlik modülasyonunda (PWM) sıklıkla kullanılan doluluk oranı değiştirme yöntemi yerine değişken frekanslı anahtarlama yöntemi kullanılmıştır. Benzetim programında değişken frekanslı PWM üretici bulunmadığından dolayı yeni bir değişken frekanslı PWM üreticisi tasarlanıp kullanılmıştır. Devrenin anahtarlama kayıplarını azaltmak için sıfır akımda anahtarlama yöntemi kullanılarak yumuşak anahtarlama uygulanmıştır. Bu yöntemle ayrıca trafonun kaçak endüktansından kaynaklanan ana anahtar üzerindeki gerilim stresi bastırılmıştır. Benzetim çalışmaları MATLAB/Simulink programında yapılan devrenin deneysel çalışmaları laboratuvar ortamında gerçekleştirilmiştir. Hem benzetim hem de deneysel çalışma için giriş, çıkış, ana anahtar ve trafo sargılarının akım ve gerilim değerleri ölçülmüştür. Benzetim sonuçları ve deneysel sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuçlardan, benzetim çalışma sonuçlarının ve deneysel çalışma sonuçlarının uyumlu olduğu, önerilen devrenin düşük çıkış gücünde daha kullanılabilir olduğu görülmüştür.
Rüzgar hızının farklı yöntemlerle tahminlenmesi ile ilgili örnek bir uygulama
Dünyada elektrik enerji talebini karşılamak için öncelikli olarak kullanılan fosil kökenli yakıtlar elektrik enerji üretiminde aşırı miktarlarda sera gazlarının salınımını oluşturduğundan dolayı insanlar sağlık problemleri ile karşı karşıya kalmaktadır. Fosil kökenli kaynakların gelecek yıllarda rezervleri azalarak tükenecek olmasından dolayı temin edilmesi daha pahalı olacaktır. Yenilenebilir enerji kaynakları temiz, çevreye zararsız ve üretim için herhangi bir hammadde ihtiyacı olmayan enerji kaynaklarıdır. Yenilebilir enerji kaynakları üretiminde ön plana çıkan rüzgâr enerjisi üretim sistemleri, ülkemizin var olan rüzgâr enerjisi potansiyeli göz önünde alındığında, önem kazanmaktadır. Rüzgâr enerjisinden elektrik üretimi artmasına rağmen, elektrik şebekesi için halen güvenli bir enerji kaynağı olarak görülmemektedir. Rüzgâr değişken (istikrarsız ve düzensiz) bir kaynak olduğu için tahmin edilmesi zordur. Üretilen enerjinin şebekeye uyum sorunları olmaması için ve üretilen enerjiden etkin bir şekilde faydalanmak için rüzgâr üretim tahminlerine ihtiyaç vardır. Bu çalışmada Mardin Bölgesi için 2000-2010 yılları arasındaki on bir yıllık rüzgâr ve meteorolojik değerleri kullanarak yapay sinir ağları, radyal tabanlı sinir ağları, tekrarlı sinir ağları ve regresyon analizi yöntemleri kullanılarakgeleceğe yönelik rüzgâr hız tahmini yapılmaya çalışılmıştır.Kullandığımız yöntemler en iyi Ortalama Mutlak Yüzde Hata değerleri bulunarak karşılaştırılmıştır. Bunun sonucunda Regresyon ve Tekrarlı Sinir Ağlarının yıllık Ortalama Mutlak Yüzde Hata değerlerine göre karşılaştırdığımızda bu yöntemlerin diğer yöntemlere daha iyi sonuç verdiği görülmüştür.
Sayısal kontrolcü kullanarak buck konvertör tasarımı
ÖZET SAYISAL KONTROLCÜ KULLANARAK BUCK KONVERTÖR TASARIMI TÜRKTAM, Merve Yüksek Lisans Tezi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı Tez Danışmanı: Doç. Dr. M. Nuri ALMALI Ocak 2020, 69 sayfa Bu çalışmada, 60W 12V-5V bir buck konvertör devresi sayısal kontrol yöntemi ile tasarlanmıştır. Bu amaçla öncelikle buck konvertörün matematiksel modeli elde edilmiş ve dönüştürücünün sürekli-akım modunda çalışabilmesi için kritik endüktans değeri hesaplanmış, ardından dalgalanma faktörü için kritik kapasitans değeri hesaplanmıştır. Çalışma frekansı ve devredeki diğer faktörler göz önünde bulundurularak diyot ve MOSFET seçilmiştir. Sayısal kontrolcü olarak Arduino mikrodenetleyici kartı kullanılmıştır. Sistem çalışırken kaynak gerilimi aniden değiştirilerek sistem tepkisi izlenmiştir. Bu işlem hem PID hem PI kontrol yöntemleri ile denenmiştir. Kaynak gerilimi değişikliklerinde sistem tepkisi ölçüldükten sonra referans değerleri üzerinde değişiklik yapılmıştır. Ani referans değişimleri karşısında sistem tepkisi izlenmiştir. Bu işlemler Arduino mikrodenetleyici karta yazılan kodlar ile gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak sayısal kontrolcü kullanımında PID-PI kontrol yöntemleri karşılaştırılmıştır. Arduino kullanılarak yapılan buck konvertör tasarımında PID kontrolcünün oturma süresi açısından daha başarılı olduğu görülmüştür. Anahtar kelimeler: Arduino, Buck konvertör, PI, PID
Bulanık C-ortalamalar kümeleme algoritması kullanllarak araç tanıma
Araç algılama ve tanımlama, trafik kontrolü ve yönetimi alanında önemli bir işlevdir. Genellikle bu işlevin ele alınması, büyük veri kümeleri ve alana özgü özellikler üzerinde çalışmayı gerektirir. Bu verilere en iyi şekilde uyacak modelin bulunmasına çalışılır. Ayrıca veriler için hazırlanan bu model temelde görüntü içindeki ögeleri tanımayı amaçlar. Bir başka deyişle ögeleri ayırt edebilmeyi veya doğru sınıflara atamayı amaçlar. Bu açıdan bir görüntü sınıflandırması yapılır. Bu çalışmada hareketli görüntüler için bir araç tanıma ve sayma uygulaması gerçekleştirilmiştir. Görüntü segmentasyonu için Bulanık C Ortalamalar ve görüntü sınıflandırması için Destek Vektör Makinesi (DVM)tercih edilmiştir. Kullanılacak olan bu yöntemlerinin güncel olmaları önemli bir özellikleridir. DVM, hem regresyon hem de desen tanıma için geçerli olan güncel bir evrensel öğrenme makinesidir. Makine öğrenmesinde DVM'ler, verileri analiz eden ve kalıpları tanıyan ilişkili öğrenme algoritmaları üzerinde çalışan denetimli öğrenme modelleridir. Anahtar kelimeler: Araç tanıma, Bulanık C-ortalamalar, Destek vektör makinesi, Kümeleme